NUMECA软件介绍

NUMECA航空航天领域解决方案尤迈克（北京）流体工程技术有限公司NUMECA-BeijingFluidEngineeringCo.,LTD2Contents小结算例FINETM/Hexa解决方案NUMECA公司介绍3NUMECA公司介绍NUMECA公司总部位于比利时王国布鲁塞尔，创始人之一是国际著名CFD专家、比利时皇家科学院院士、中欧航空合作委员会主任委员CharlesHirsch教授；在中国、美国、德国、日本、俄罗斯、西班牙、韩国、印度尼西亚、意大利等世界各地设有分公司或代理商。作为国际上最具创新性公司之一的NUMECA公司，始终以行业需求为导向，坚持开发最先进的CFD技术，并真诚的与工业界分享其最新的研究成果。4AutoMesh-4GNUMECA公司全面的AutoMesh-4G网格技术体系AutoMesh-4GHEXPRESSHEXPRESS/HybridIGGAutoGrid全六面体非结构网格混合网格结构化网格结构化网格自动生成5NUMECA多物理模拟体系NUMECA公司FINETM系列多物理模拟集成环境体系6FINETM/Turbo旋转机械领域解决方案InitialGeometryIGG,AutoGridMeshGeneratorsEURANUSMulti-stageflowsolverFINE™/TurboCFViewPost-processorFINE/Turbo7可凝结流体模块非线性谐函数模块滑移网格/相延迟模块可压缩、不可压缩流动冷却/抽吸模块空化模块边界层转捩模块CPUBooster强化隐式加速收敛技术MpCCI多物理场耦合模块FINETM/Turbo功能模块三级半压气机表面静压分布FINE/Turbo8叶片排间尾迹干涉作用（熵等值线及型面静压云图）FINE/Turbo9FINETM/Marine水动力特性解决方案针对水动力学速度压力耦合求解器时间/空间二阶精度丰富的湍流模型如S-A、K-E、K-OMEGA、EASM等高精度的自由液面捕捉技术处理自由表面、模拟破碎波等现象Stokes数值波浪模型船体6DOF运动模拟强大的动网格技术FINE/Marine10自由液面及破碎波捕捉、波浪非定常模拟FINE/Marine11船体在自由水面航行力与力矩随时间变化曲线FINE/Marine12飞行器近水面飞行波浪效应数值模拟水面波浪及三维机翼空间流线图计算条件：V=90m/salpha=5°FINE/Marine13升力收敛曲线周期性变化T时间FINE/Marine14FINETM/Loads导弹载荷分析系统FINETM/Loads全称是气动载荷综合分析系统，通过对气动力的快速估算，实现对弹道曲线极限状态的自动筛选、CFD分析和耦合分析等。载荷分析示意图FINETM/Loads15FINETM/Loads通过输入弹道曲线和几何参数，进行快速气动力估算，再根据设置的筛选准则显示出相应飞行状态的升力、阻力及力矩等计算结果。弹道不同位置计算结果快速筛选模块导弹模型参数设置界面FINETM/Loads16根据输出准则进行结果输出计算结果快速筛选模块界面FINETM/Loads17气动计算模块，提供主流CFD软件接口，进行CFD分析结构分析模块，提供常用FEA软件接口，进行结构应力应变分析耦合分析模块，提供MpCCI接口实验数据应用模块，由实验得到的测压数据，可以通过三维插值方法插值到整个物面，得到面载荷分布，然后加载到结构软件，进行结构分析。FINETM/Loads18Contents小结算例FINETM/Hexa解决方案NUMECA公司介绍19FINE/HexaHEXPRESS,HybridMeshGeneratorsFINE/HexaflowsolverCFViewPost-processorFINETM/Hexa航空航天领域解决方案FINE™/Hexa20HEXPRESS全六面体非结构网格生成器——HEXPRESS几何初始网格自适应细化贴体优化插入边界层由体到面21网格生成过程流场初始网格Initialmesh网格初始化，将计算域外部边界围成的区域均匀划分22网格生成过程Meshadaptation按用户指定的曲率、间隙或/和目标网格单元尺寸等准则，在物面附近自动细化网格，并删除所有与计算域边界相交和位于计算域外的网格单元根据模型进行网格细化23网格生成过程Snaptogeometry将细化后的网格投影到模型外形上，并自动吸附到所有的角点和棱边，生成贴体网格网格进行贴体24网格生成过程Optimize自动消除负体积和凹体积，调整网格质量网格优化25网格生成过程Viscouslayers连续拆分紧邻物面的那层网格单元，快速生成高质量的边界层网格插入边界层网格26PythonPython脚本批处理Commandsforediting,savingandexecutingscriptsRecoredHexpresssessioncanbeedited,savedandexecutedagain27HEXPRESSTM网格生成器HEXPRESSTM采用的优化方法可以轻松、容易消除负体积和凹体积的网格单元，确保生成的计算网格具有非常高的质量。一般情况下，最终计算网格的正交性高于80°的网格单元占其总数的85%以上。网格质量检查工具28算例网格算例演示麻雀弹III网格数量：100万总共耗时20分钟人5分钟软件15分钟29算例麻雀弹III流场对称面及横截面网格30算例麻雀弹III——网格质量检查31算例某两级导弹网格110万总共耗时30分钟人10分钟软件20分钟32算例两级导弹流场对称面33算例两级导弹——网格质量检查34HEXPRESSTM软件接口STL、Parasolid、CATIA格式导入几何模型文件网格输出FINETM/Hexa、Fluent、CFX、STAR-CD等求解器使用全自动混合网格生成器——HEXPRESS/Hybrid35HEXPRESS/HybridNUMECA公司针对异常复杂模型开发的混合网格生成器，其采用国际上先进的八叉树网格划分方法，快速、自动在计算域生成包含六面体（主要）和四面体单元的高质量的混合网格。考虑了所有部件的吉普车表面网格全自动混合网格生成器——HEXPRESS/Hybrid36HEXPRESS/Hybrid传统方案NUMECA方案……，节省一个量级的网格划分时间！集模型修复、面网格、体网格于一体的创新前处理方案几周或几天几个小时37HEXPRESS/Hybrid几何最终网格叉树方法细化网格生成混合网格网格贴体网格生成过程38针对任意复杂模型计算域生成网格自动完成CAD模型的清理、补洞等修复全自动、快速完成网格的生成先进的并行网格生成技术相似模型的批处理技术打开起落架的某轰炸机HEXPRESS/Hybrid主要特征39麻雀弹网格网格:150万，4核机器CAD网格人5分钟、软件5分钟10分钟算例40算例F22战斗机全机网格网格:200万，4核机器CAD网格人10分钟、软件20分钟30分钟41流场对称面网格算例42算例Boeing757模型Hybrid保留所有部件43算例Boeing757整机网格网格:800万，4核机器CAD网格人0.5小时软件1.5小时2小时44FINETM/Hexa求解器全二阶精度时间/空间离散格式定常、非定常流动工业界广泛应用的S-A、K-epsilon、K-omega等多种经典湍流模型可压缩、不可压缩流动低速、亚音速、超音速及高超音速等流场自适应求解技术先进的Agglomeration多重网格加速技术CPUBooster强化隐式加速收敛技术MpCCI多物理场耦合模块共轭传热/燃烧/辐射/多孔介质等丰富的物理模型方便的多任务批处理功能FINETM/HexaCFL500～100045FINETM/Hexa快速气动设计、分析功能HEXPRESSTM欧拉网格FINETM/Hexa快速气动设计、评估等型号选型任务FINETM/Hexa气动力及流场的精确分析粘性网格FINETM/Hexa46Agglomeration全多重网格加速收敛技术Agglomeration更高的级差多重网格技术效率相邻网格融合形成多面体控制体积鲁棒性强健的算法保证相邻层的网格数目比例接近于1：847Agglomeration加速技术分两部分：粗网格初场预估技术和残差光顺技术粗网格初场预估技术流程粗网格上进行流场初始化求解计算，将流场解插值传递给下一层稍细网格作初始解，再进行计算通过聚合技术聚合相邻的网格单元形成不规则的粗网格，聚合几次便形成几层粗细不同的网格经过几层粗网格计算后的流场解，最后传递给最细的网格进行流场求解由于在粗网格上用很少的计算代价获得了流场的预估，因此该方法能有效的提高收敛速度，并能防止计算的发散聚合网格的层数Agglomeration48粗、细网格层之间残差光顺技术细网格上进行一次或多次光顺计算，消除高频误差将流场解传递至粗网格上进行计算，获得流场解的修正值。在粗网格上，低频误差被放大成高频误差而得以消除将粗网格上获得的流场解修正值传递回细网格，获得新的流场近似解Agglomeration49Agglomeration50CPUBoosterCPUBooster强化隐式加速收敛技术加速收敛技术新的突破CFL数推至500~~1000大幅度降低了收敛时间DLR-F4M=0.75cells=9.000.00051-7-6-5-4-3-2-10020406080100120140160180ResidualMGcyclesDLR-F4-SAM=0.75a=0deg.Re=3e06CFL=1000CurrentNewCPUBoosterDLR-F4收敛历史网格900万52TaskManager方便强大的多任务管理模块设置计算项目设置计算子工况不同迎角、马赫数……TaskManager53CFViewTM流场后处理CFViewTM方便的绘制各种三维云图、等值线/面图、三维效果渲染图、二维线图轻松实现各种标量、矢量的面/线积分采用宏技术及模板技术，图形后处理工作具有完全可重复性和自动性动画的制作………54Contents小结算例FINETM/Hexa解决方案NUMECA公司介绍55算例展示激波管反射理想气体，Ma=2Euler方程5次自适应（密度、压力、梯度准则）5665°三角翼Ma=0.29网格自适应计算（压力梯度准则）算例展示α=15°31.8万/68.8万α=30°31.8万/66万57算例展示65°三角翼流场自适应求解α=15°，Ma=0.29-1.0-0.50.00.51.00.00.51.01.5-CpZ/Sexperimentalcomputational_no_adaptationcomputational_adaptation58算例展示65°三角翼背风面的流线图α=15°，Ma=0.29α=30°，Ma=0.2959算例展示DRL-F6压力系数等值线92万网格单元S-A模型Ma=0.75Re=3e6α=1°60算例展示DRL-F6无自适应计算结果0.060.080.100.120.140.160.180.200.220.240.26-1.0-0.50.00.51.01.5-CpxY/B=0.239expcal0.080.100.120.140.160.180.200.220.240.26-1.0-0.50.00.51.01.5-CpxY/B=0.331expcal61算例展示DRL-F6物面极限流线计算与实验对比翼根实验油流线计算翼根极限流线62DPW-4第四次阻力预测会议算例CPUBooster功能63CPUBooster功能S-A模型16个CPU计算迭代50步残差收敛至10-61600万网格耗CPU时间：75分钟阻力升力残差粗网格细网