COMSOL Multiphysics^®6.1 发布亮点

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CFD 模块更新

COMSOL Multiphysics^®6.1 版本为“CFD 模块”的用户提供了新的分离涡模拟接口，在多孔域中使用雷诺平均纳维-斯托克斯 (RANS) 湍流模型的功能，并添加了新的接口用于模拟高马赫数流动中的化学物质传递和反应。请阅读以下内容，进一步了解 CFD 的更新功能。

分离涡模拟接口

新的分离涡模拟(DES) 接口采用了 RANS 与大涡模拟 (LES) 的混合公式，其中 RANS 用于边界层，而 LES 则用于其他位置。这种方法的好处是：与纯 LES 方法相比，它需要的边界层网格密度较小，从而可以极大地减少求解模型方程时的内存需求和计算时间。在某些情况下，这种计算性能的提高只对精度有很小的影响。DES 接口将 Spalart-Allmaras 湍流模型与 LES 模型相结合：基于残差的变分多尺度 (RBVM)、基于残差的含黏度变分多尺度 (RBVMWV) 或 Smagorinsky。Spalart-Allmaras 中可以使用低雷诺数或自动壁处理等方法对壁附近的流动进行建模。

流体从左向右流经障碍物。靠近实体壁的粉色区域（顶部和底部）自动使用 Spalart-Allmaras 湍流模型，而其他位置则使用 LES。

多孔域中的 RANS 湍流模型

许多系统都涉及开放域和多孔域的组合，例如过滤器和催化转化器。对于这些系统，在开放域和多孔域中都使用 RANS 湍流模型往往很有帮助。多孔介质湍流模型列表中现在包含三个公式选项：Nakayama-Kuwahara、Pedras-de Lemos和默认（结合了其他两个模型）。此特征现在可以在以下接口中使用：

湍流，k-ε
湍流，Realizable k-ε
湍流，低雷诺数 k-ε
湍流，k-ω
湍流，SST
湍流，v2-f

空气过滤器前端的流速以及流经过滤器的速度流线，流线颜色表示压力场。过滤器的背面由矩形栅格结构（白色）支撑。

高马赫数反应流接口

现在，可以在浓溶液和稀溶液实现高马赫数流动与化学物质传递和反应的耦合。在“模型向导”的化学物质传递分支下，高马赫数反应流接口包含两个变体，可以将完全可压缩流与稀物质传递或浓物质传递接口（需要“化学反应工程模块”许可证）相结合。这些接口通常用于模拟气相传输和反应。此外，借助新的功能，您还可以选择使用“化学反应工程模块”中提供的化学特征来管理复杂的化学反应机制。

一枚火箭穿过球形溶质云。流动产生的钻石型驻波会影响云中的溶质浓度。

用于多相流耦合的多相材料

对于两相流，水平集、两相流，相场和三相流，相场多物理场耦合，您现在可以选择包含来自多相材料节点的有效材料属性（具有内置的混合规则）。当这些多物理场接口与其他物理场（例如传热或静电）耦合时，这一点尤其有效，原因是多相材料将使用适当的混合规则来处理非流体材料属性。在旧版本中，这需要您根据每个液相的体积分数编写用户定义的表达式，才能计算每个物理场接口中使用的有效材料属性。