直播预告 | Cradle CFD 新功能与技术介绍

Cradle CFD     2024.2 版本亮点  

海克斯康正式发布 Cradle CFD 2024.2。该版本利用了ARC测试数据对电池热失控功能进行了新的增强。现在，通过与nTop™的直接连接，可以实现热交换器性能最大化的完整工作流程。scSTREAM 和 scFLOW（由 ODYSSEE 提供支持）中的机器学习算法可生成简化模型，实时模拟所选组件的热和流动行为。scFLOW 中的网格划分功能更加强大，具有多项新功能，可实现基于曲率的网格细化、轻松更换零件和网格质量检查。scFLOW 求解器现在更快、更强大，并具有增强的收敛控制。数据处理扩展到新的文件格式，并通过新流程提高生产力，以简化大型数据集的处理。

这些新功能凸显了我们致力于使 Cradle CFD 成为准确、轻松和自信地解决实际流体动力学和热管理问题的最佳工具。

Cradle CFD     

新功能与技术介绍直播预告

1月20日 14:00 

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Cradle CFD     

新版本亮点介绍

0   1     电池和热管理       

● 电池半经验热失控

在热失控事件中，热量从电池的第一个电池单元传播到相邻的电池单元，形成不可阻挡的连锁反应，进而影响整个电池组。电池中的热失控是设计和评估电池系统安全性时不可忽略的关键现象。在 Cradle CFD 2024.2 中，我们可以使用来自单个电池的实验 ARC 数据在 scFLOW 中模拟电池热失控。测试数据可以直接导入到模型设置中，并在那里自动过滤和平滑处理。ARC 数据用于快速准确地定义电池单元瞬态热量的产生。

0   2     使用 nTop      

● 进行增材制造的工作流程

我们与 nTop 合作开发了一个完整的工作流程来优化换热器的性能。在 Cradle CFD 2024.2 中，nTop 中定义的隐式参数模型现在可以直接导入 scSTREAM 中，与传统的导入和设置相比，可以加快模型准备速度。以简单和简化的方式设置、运行模拟和处理结果的独特功能大大缩短了迭代时间，并支持在竞争对手完成类似过程所需时间的一小部分内分析多个换热器解决方案。

接口工具与 Cradle CFD 软件包分开提供。 

Hexagon Cradle CFD 的某些部分包含“nTop”或 nTopology Inc. 的组件。保留所有权利。

0   3     人工智能和机器学习      

● BCI-ROM （边界条件无关降阶模型）

在 scSTREAM 中生成 BCI-ROM。这是一种动态紧凑热模型 （DCTM），可以快速准确地预测复杂组装的电子设备在各种边界条件下的瞬态热行为。BCI-ROM 允许用户通过 ROM 对几个小型电子元件进行建模，并实时计算温度，从而显著缩短复杂电气系统的仿真时间。与 DELPHI 的 CTM 相比，DCTM 模型具有几个优势，例如：

• 不需要瞬态分析来构建模型

• 可轻松扩展到具有多个热源的情况

• 计算计算域中任意区域的温度

● scFLOW 中的参数化研究

scFLOW 中的参数化算例现在包括几何体更改。在设置过程中，可以通过 VBScript 修改零件位置和尺寸。“工作流向导”指导用户在 scMonitor 中设置“参数研究”条目。设置 DOE 后，用户可以通过 scMonitor 界面监控仿真状态和响应变量值。

● 通过 POD-ARBF 的 3D-ROM（适当的正交分解 - 自适应径向基函数）

在 scFLOW 中，用户现在可以生成降阶模型 （ROM），通过适当的正交分解来降低模型的维度。我们将 ODYSSEE（版本 2022.1 或更高版本）中提供的机器学习算法与来自 scFLOW 或 scSTREAM 的 3D 场数据相结合，从而可以生成模拟小型 3D 系统热行为的简化热流模型。ARBF 是用于数据插值的特定方法，用于从 3D 空间检索特定输出参数。目前，可以在 scPOST 中打开单个 3D 字段结果。在未来的版本中，我们计划在 scPOST 中通过 3DR （ROM） 文件添加直接可视化和控制预测结果。

0   4     scFLOW 网格划分增强功能       

● 基于曲率的曲面网格细化

在 scFLOWPre 中，我们现在可以指定相邻表面网格单元之间的角度容差，以定义基于曲率的自动网格细化。这项新功能极大地简化了用户对局部网格细化的控制，以捕获高度弯曲的零件。此外，还删除了基于基本八分体大小的网格大小的限制。

● 周期性边界的相似性

现在强制执行周期性边界表面上的网格相似性，以进一步提高接近这些边界结果的准确性，并避免在非相似网格之间投影边界条件时可能出现的数值误差问题。这是通过在转换为多面体网格之前匹配周期性边界上的初始四面体网格来实现的。

● 多个 GPH 网格合并

在此版本中，用户可以选择在同一模型中导入多个 GPH 网格。这使用户在迭代设计的不同部分时可以轻松交换流体域的特定部分。例如，在冷却风扇仿真中，包围风扇的旋转域可以存储在与周围域分离的网格文件中，从而允许用户在不同的风扇模型之间进行交换，而无需重新划分网格。

● 网格质量检查表

提供了一个新表格，用于快速检查网格单元质量并识别问题。对于每个可用的特定网格质量标准，可以选择质量范围以突出显示位于所选质量范围内的所有网格单元的位置。 

05     scFLOW 求解器增强功能        

● 重叠网格计算速度改进

在重叠网格分析中，孔切割（一种掩盖重叠网格划分单元的过程）实体和障碍物的效率得到了提高。这降低了连接过程的计算成本。总体减少 10%-30% 是可以实现的。当每个网格划分单元中的实体或障碍物分布在较大区域时，此功能可以更高效地工作。

● 并行性能改进

分区域的所有者 MPI 等级将重新排序，以便相邻域的等级数尽可能接近。由于通过 MPI 的节点间数据通信减少，因此在使用大型内核数时，使用多个节点的并行计算性能会得到提高。

● 移动网格功能增强

在这个新版本中，可以选择 RBF（径向基函数）作为移动网格功能的变形方法。通过指定边界上特定控制点的移动量来变形体积网格。与 LDC 变形相比，网格变形更加稳健。初始几何的位移量可以通过用户定义的函数进行设置。现在还提供了用于控制 RBF 变形设置的新 GUI。

● 改进了对收敛的控制

像自动停止稳态仿真这样的事情可能看起来微不足道，但很难指定保证所有关注参数收敛的标准。因此，我们添加了指定任意变量或 L 文件输出值的功能，以自定义标准，用于识别何时达到状态流条件。

● 周期和时间平均的增强功能

现在，可以使用对可变时间平均的附加控制以及在设置中引用平均值的功能。可以指定以下内容：开始时间和平均变量列表;场输出为瞬态、平均值或两者兼而有之;将平均信息保存在 Restart 文件中。通过抑制平均变量、图形文件和重新启动文件的输出，可以节省计算成本并减小大规模计算中的结果文件大小。可以监控平均变量以评估收敛性，并将平均场导出到 CSV 文件以进行常规映射。平均流场可以在用户定义的函数和脚本中引用，并用作示例来轻松设置自适应网格细化区域。

06     数据处理        

● ODB++ 导入

ODB++ 是一种广泛使用的印刷电路板 （PCB） 设计行业标准格式，它包含电路板、元件、布线和热通孔。这些类型的文件现在可以直接导入到 scSTREAM 中。或者，用户可以将布线、焊盘和过孔信息作为零件导入，并将其用于分析。通过为每个部件设置具有不同的代表性部件名称来维护层次结构信息。

● 大规模可视化支持

模拟大型模型会影响计算成本和时间。优化导入数据量并生成快速预览的智能方法可以显著缩短处理时间。由于当前版本中的改进，用户可以：

• 在加载整个数据集之前快速检查结果，使用更少的内存

• 动态预览剖切面和轮廓

• 修剪数据集并仅读取所选零件，例如剖切面、零件或手术

除了加快本地数据处理速度外，此功能还在处理来自远程存储或云的数据时带来了巨大的优势。已向 scSTREAM 和 scFLOW 添加了设置，以便为这种增强的处理准备数据。

● CGNS 和 glTF 文件格式

我们扩展了对 Cradle CFD 中数据格式的支持。使用此版本，用户可以：

• 通过 scCONVERTER 将 CGNS（HDF5） 网格转换为可在 scFLOW 中导入的 FPH

• 在 scPOST 中导入 CGNS（HDF5） 数据集

• 从 scPOST 以 glTF 格式导出结果

07     后处理        

● 多视图功能

我们添加了在 scPOST 中打开多个并发视图的功能。打开场文件时，可以显示以下内容：

• 不同的设置可以同时应用于单独的视图

• 可以使用不同的相机位置查看相同的设置

• 前两者的组合

以前，需要同一个文件才能同时打开多个视图，但现在可以使用不同的文件。使用多视图时，将鼠标光标移动到一个视图上会将其设置为当前视图，从而使界面更加直观。

● 涡轮机械的可视化

scPOST 允许为周期性旋转模型（涡轮机）轻松创建经向和叶片到叶片平面。除了使用 scFLOWPre 或 SCRYU/TetraPre 中的剪切功能创建的曲面外，还可以使用来自第三方工具和 CAD 的单叶片模型。完整 360 度模型的处理时间大大缩短，允许快速计算圆周平均值。

● 自动简化种子点

通过选择先前在预处理过程中注册的表面并设置目标流线编号，只需单击一下即可设置流线种子点。自动生成种子点以均匀覆盖所选表面。

08     其他功能增强       

● scSTREAM：

• 反应的热分布现在可在 FPH 文件中获得。

• 可以处理多个元素，最高可达 64 位有符号整数类型的最大值。

• 基于密度的求解器支持使用高超音速求解器的无粘通量。

• 可以在 初始条件 场中启用动态自适应网格细化，并指定最大适应次数。这在 VOF 多相流中特别有用。

• 增强的各向异性压降计算，提高了使用具有各向异性压力损失特性的多孔介质计算稳健性。

• 现在可以在扫描网格区域的目标表面上强制进行网格连接。

● scSTREAM：

• 此版本中提供了更新的 JOS-3 人体舒适模型选项的测试版。

• ARM 架构将在计划于 2024 年 12 月 19 日发布的版本中受支持。

● scPOST 中：

• 通过 scPOST 中的简单控件减少 DEM 模拟中显示的粒子数量。

（海克斯康工业软件）

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