LBM&PowerFLOW簡介

(資料圖片僅供參考)

LBM:格子玻爾茲曼法Lattice Boltzmann Method格子玻爾茲曼法（Lattice Boltzmann Method）簡稱LBM，是一種CFD算法，可求解流動、傳熱等常見CFD問題。LBM基于格子玻爾茲曼方程（LBE），從介觀尺度（mesoscope）描述了流體運動。LBE的通用表達(dá)形式為：式中，左邊為遷移項（streaming term），右邊為碰撞項（collision term），fi 為粒子分布函數(shù)。對粒子分布函數(shù)進(jìn)行積分處理，可得流體密度、宏觀流體速度、流體壓力等宏觀物理量。目前市場主流還是FVM（有限體積法），LBM應(yīng)用雖然相對較少但呈現(xiàn)上升態(tài)勢，特別是氣動聲學(xué)等對湍流計算準(zhǔn)確性要求較高的領(lǐng)域。PowerFLOWPowerFLOW是EXA公司開發(fā)的基于LBM的CFD仿真軟件。在2017年，達(dá)索系統(tǒng)收購EXA后，PowerFLOW正式并入達(dá)索系統(tǒng)SIMULIA產(chǎn)品線。得益于多年不斷地更新和進(jìn)步，PowerFLOW已是成熟穩(wěn)定的基于LBM的商用軟件，其主要應(yīng)用于空氣動力學(xué)性能分析、氣動噪聲分析、熱管理等領(lǐng)域。PowerFLOW汽車氣動仿真

PowerFLOW的飛行器噪聲仿真

相對于FVM，LBM的優(yōu)勢：01湍流計算準(zhǔn)確性更好

FVM常用離散格式均存在不同程度的數(shù)值耗散。LBM的數(shù)值耗散不明顯，湍流計算效果更好。

02并行性能更好

由于LBM是線性方程，且各個部分耦合較弱，其并行性能更優(yōu)，且適合于GPU運行。

達(dá)索系統(tǒng)官方測試結(jié)果（來源：blog.3ds.com/brands/simulia/accelerating-concept-design-PowerFLOW/）

03前處理更簡單LBM的空間離散單元為格子，其空間離散形式為類似于笛卡爾網(wǎng)格的六面體。LBM的前處理無需進(jìn)行邊界層網(wǎng)格劃分工作，可顯著節(jié)約手動工作量。對于PowerFLOW的前處理，僅需要STL格式曲面定義固體表面及網(wǎng)格加密區(qū)域即可，其空間離散在求解階段在后臺進(jìn)行處理。達(dá)索系統(tǒng)官方基于項目經(jīng)驗，對PowerFLOW前處理開發(fā)了各行業(yè)的自動化腳本。

基于PowerFLOW的汽車外氣動仿真前處理流程

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