CONVERGE  新一代熱流分析軟體｜產品介紹

 

CONVERGE是由美國Convergent Science公司開發的新一代熱流體分析軟體。到目前為止，網格建模一直是影響CFD工作效率的主要障礙。 而CONVERGE因為搭載了完全自動網格生成功能，工作效率與傳統CFD軟體相比有了飛躍性的提高。CONVERGE 具有真正自主的網格劃分(Autonomous Meshing)、最先進的物理模型、強大的化學求解器以及輕鬆適應複雜移動幾何圖形的能力，因此您可以解決棘手的 CFD 問題。

 

CONVERGE 軟體特色：

• 全自動體網格生成 (Autonomous Meshing)

我們使用「Autonomous Meshing」一詞來包含 CONVERGE 的整套強大且創新的網格相關功能。CONVERGE 在運行時會自動創建網格，在整個模擬過程中動態調整網格，並調用自適應網格細化以最大限度地提高準確性和計算效率。CONVERGE 強大的網格劃分功能可以減少設置模擬的時間，而將更多時間用於深入瞭解複雜的流動問題。許多 CFD 程式需要耗時的手動網格生成或特定的範本或腳本來實現其自動網格劃分功能。另一方面，CONVERGE 在運行時根據一些使用者定義的網格控制參數自動生成完全正交的網格。這種自動網格生成方法消除了所有使用者網格劃分時間。CONVERGE可以輕鬆類比最複雜的移動幾何形狀，並將在每個時間步長處根據需要自動調整網格，以適當地解決流量。

 

• 複雜的移動幾何(Complex Moving Geometries)

在模擬移動幾何圖形時，一種常見的方法是使用隨幾何圖形一起移動的網格。移動網格會產生額外的數值（人工）粘度，從而塗抹溶液的特徵並降低計算的準確性。然而在CONVERGE中，網格是靜止的，以便將這種人為粘度降至最低。CONVERGE 包含優化的自動網格生成演算法，可通過在每個時間步長創建新網格來適應幾何體運動，結果具有更高的精度。基於求解器的全自動網格生成功能，不僅有利於工作效率的提高，從原理上來說，CONVERGE的這種網格建模方法可用於任意複雜形狀的分析物件建模。 對傳統的CFD軟體來說，越是複雜的幾何，建模時間就越長。 而對CONVERGE來說都沒有區別，使用者只需要提供封閉的表面形狀即可馬上開始計算。

CONVERGE 模擬複雜幾何案例：螺桿壓縮機模擬

 

• 完整耦合化學 (Fully Coupled Chemistry)

CONVERGE 的化學動力學求解器是一個強大的工具，用於在各種系統中模擬詳細的化學。化學求解器包含在 CONVERGE 中，可供所有使用者使用，無需額外費用，並且與流動求解器完全耦合。

除了完全耦合的化學反應外，CONVERGE 還包含具有自適應網格細化的自動網格劃分，可在需要的時間和地點進行動態細化。我們強大的網格劃分工具可創建準確高效的網格，從而及時生成網格收斂結果。這種網格劃分方法對於適當使用詳細的化學計算至關重要。

CONVERGE 案例：燃燒渦輪機

 

• 高級物理模型

CONVERGE 針對各種現象，包括化學、湍流、多相流體流動、噴霧和輻射等的最先進的物理模型，它會自動耦合這些模型。

如果您正在尋找更短的運行時間，則可以選擇 CONVERGE 的簡化燃燒模型之一。

如果您非常關注精度，CONVERGE 的詳細化學動力學求解器也可以讓您獲得所需的結果。

對於湍流建模，您可以從許多 RANS 和 LES 模型中進行選擇。

對於噴霧建模，CONVERGE 可以捕獲從液體注入和噴霧破碎到跌落/壁相互作用和蒸發的物理過程。

CONVERGE 還包括多個流體建模選項，用於模擬多相流。

CONVERGE 案例：強大的物理模型噴霧模擬

 

• 共軛傳熱 (CHT, Conjugate Heat Transfer)

CONVERGE 具有最先進的共軛傳熱（CHT）模型，可同時預測域的流體和固體部分的傳熱，這對於許多應用至關重要。您可以模擬流體流動，並假設容器的壁處於恆定溫度甚至絕熱狀態。

內燃機：內燃機行業正朝著類比整個系統而不是獨立元件的方向發展。氣缸中預測燃燒的精度取決於氣缸中的溫度邊界條件。通過考慮金屬部件（例如，氣缸蓋、缸套、活塞等）中的傳熱，氣缸壁不再具有使用者指定的溫度，而是具有作為完整系統仿真的一部分預測的溫度。通過減少對假設邊界條件的依賴，這使得整體模擬結果更具預測性。

電動交通：有效的冷卻策略對於電動交通系統的各個元件至關重要。電動機具有高功率密度，因此會產生大量的熱量。如果電機未正確冷卻，電機中的高溫會導致永磁體消磁和繞組絕緣層的擊穿。在 CONVERGE 中，您可以使用 CHT 建模分析一系列電機冷卻方法，包括空氣冷卻、水套冷卻和噴油冷卻。

對於鋰離子電池組，CHT模擬對於在正常工作條件下進行冷卻分析和預測熱失控是必要的。當電池達到觸發一連串放熱反應的溫度時，就會發生熱失控，導致溫度繼續升高。CONVERGE 允許您預測失控的電池是否會導致相鄰的電池啟動熱失控，這對電池組來說可能是災難性的。

後處理：預測和緩解尿素沉積物的形成是尿素/SCR 後處理系統中的一個關鍵挑戰。當尿素水溶液噴入發動機排氣系統時，它會以液膜的形式撞擊牆壁。尿素的分解和不良沉積物的形成高度依賴於壁溫，並且膜和壁之間的傳熱對於捕獲非常重要。預測牆體溫度有助於識別易受牆體沉積影響的區域。

CONVERGE 案例： 熱通量通過液體燃料燃氣輪機燃燒器的金屬襯裡

 

• 流固耦合 (FSI, Fluid-Structure Interaction)

CONVERGE CFD 軟體允許您輕鬆對剛體的流體-結構相互作用 （FSI） 進行建模。

此外，CONVERGE 支援對非剛體結構的擴展，包括梁變形和基於脈衝的接觸模型。

CONVERGE 在每個時間步長處自動生成網格，然後根據對象的運動調整該網格，這可以先驗地規定或在類比期間根據流體力進行計算。

此功能非常有用，例如，在模擬彈簧閥、渦輪葉片、壓縮機板閥、存儲分離閥或簧片閥時。

CONVERGE 案例：壓縮機環閥模擬

 

• 流體體積 (VOF, Volume of Fluid)

多相流在工程應用中非常豐富，從浸漬潤滑的齒輪箱和橫流中的噴嘴到油箱中的液體晃動和噴油器中的內部噴嘴流。然而對多相流進行數值建模是一項挑戰，相位之間的密度差異很大，分析如此細的界面（特別是在很長一段時間內）可能會產生高得令人望而卻步的計算成本。CONVERGE 的流體體積（VOF）方法是一種用於模擬多相流的歐拉-歐拉方法。借助自主網格劃分和各種界面跟蹤方案，CONVERGE 的 VOF 方法可以高效、準確地類比多相流，即使在具有行動邊界的複雜幾何體中也是如此。

 

• CONVERGE 與 GT-SUITE、GT-POWER 耦合

CONVERGE 和 GT-SUITE 提供簡化的集成，允許任一程序的使用者利用兩個程序的強大功能。

GT-SUITE 使用者可以訪問GT-CONVERGE，這是CONVERGE的簡化版本，包括CONVERGE強大而準確的3D流求解器，可以模擬複雜的幾何體，而無需使用者網格劃分。GT-CONVERGE 具有易於使用的介面，可通過一次創建多個案例來快速設置模擬並執行參數化研究。

同時擁有 GT-SUITE 許可證的CONVERGE使用者可以利用CONVERGE的詳細化學求解器、多相流建模和其他強大的功能，同時執行高級CONVERGE + GT-SUITE 耦合模擬。耦合應用包括發動機氣缸聯軸器、排氣后處理耦合和流固耦合器。

 

• 高性能計算

Convergent Science公司聘請了一支 HPC 專家團隊，致力於在最新的計算硬體上提高 CONVERGE 的性能。此外，Convergent Science公司還與多個國家實驗室和行業合作夥伴（包括 阿貢國家實驗室、惠普企業、英特爾、CRAY克雷和 NVIDIA）合作，以確保 CONVERGE 能夠很好地擴展，實現對各種 MPI 和 CPU 架構的支援，並在不同的 HPC 系統上測試 CONVERGE。

 

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