FLOW-3D 是 Flow Science 提供的计算流体动力学(CFD)仿真软件,面向研究液体和气体动态行为的工程师。它重点处理瞬态自由表面、多相流以及复杂物理过程,可用于设计阶段分析和生产流程改进。与仅实现部分 VOF 能力的 CFD 程序不同,FLOW-3D 采用包含完整关键要素并经过改进的 TruVOF 自由表面建模方法,同时通过自由网格、FAVOR 几何表示和多块网格能力处理复杂几何。软件覆盖微流控、生物医疗设备、水利土木基础设施、航空航天、消费品、增材制造、喷墨打印、激光焊接、汽车、海上工程和能源等应用领域。
核心功能
TruVOF 自由表面建模
FLOW-3D 使用 Volume of Fluid(VOF)技术跟踪流体表面位置,并在自由表面施加相应的动态边界条件。官网将其实现称为 TruVOF,说明该方法包含成功处理自由表面所需的关键要素,并在原始 VOF 方法基础上改进边界条件精度和界面跟踪能力。该能力适合分析液体表面变化、液体冲击、涂层稳定性和燃料晃荡等瞬态过程。
自由网格与几何构建分离
软件采用矩形控制单元与变形、贴体网格相结合的网格方法,网格和几何可以彼此独立地改变。这样可以避免生成贴体网格或有限元网格时的繁琐工作,同时保留矩形网格在生成、内存需求和数值近似方面的特点。对于复杂流动区域,用户可以在不改变整体几何构建方式的情况下调整网格设置。
FAVOR 复杂几何表示
FAVOR(Fractional Area Volume Obstacle Representation)用于在矩形网格中定义一般几何区域。它依据控制体积中的平均流动量表示复杂形状,使数值算法仍能使用压力、速度和温度等控制体积信息。该方法保留矩形单元的简洁性,同时用于表达复杂几何形状,适合包含障碍物、通道和不规则边界的流动模型。
多块与多类型网格
FLOW-3D 提供 linked、nested、conforming 和 partially overlapping 等多块网格能力。链接网格可将计算单元集中在关注区域,嵌套网格可提高局部区域分辨率,符合网格和部分重叠网格则可处理不规则细部、薄结构以及尺度变化明显的区域。软件还支持用于流固耦合的贴体有限元网格,这些网格既可以自动生成,也可以从外部 CAD 软件导入。
多物理场与高性能计算
FLOW-3D 被定位为多物理场建模工具,可用于研究多种物理流动过程。官网示例涉及表面张力、黏度、接触角、热传递、湍流、电动润湿、焦耳热、流固耦合、颗粒与流体相互作用以及燃烧对象等过程。计算性能可从标准工作站扩展到高性能计算环境中的数百个 CPU 核心,用于支持更大规模的工程仿真。
使用方式
官网将 FLOW-3D 描述为完整的 CFD 仿真平台和工程建模工具,并展示了多个仿真案例与视频,包括涂层、液滴冲击、燃料晃荡、低温推进剂、微流控颗粒分离、喷墨和颗粒分离等场景。几何方面支持自动生成或从外部 CAD 软件导入贴体有限元网格。页面提供“Contact Sales”和“Talk with an engineer”入口,但正文未说明 Web 端、移动端、命令行、API、注册流程或是否需要自备模型 Key。