FLOW-3D軟件是一款功能強(qiáng)大的三維計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)和傳熱分析軟件，其具有精確預(yù)測自由表面流動(dòng)的特殊功能，因此目前已被廣泛應(yīng)用于水力學(xué)、航空航天工業(yè)、金屬鑄造業(yè)、船舶行業(yè)等領(lǐng)域。

       1. FLOW-3D解決方案優(yōu)勢

         1.1. 精確預(yù)測自由液面流動(dòng)（free-surface-flows）

得益于獨(dú)有的TruVOF技術(shù)，FLOW-3D在處理流動(dòng)的流體表面時(shí)區(qū)別于其他計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)軟件。該程序使用特殊的數(shù)值方法來跟蹤表面的位置，并對表面上施加適當(dāng)?shù)膭?dòng)態(tài)邊界條件。在FLOW-3D中，自由表面采用流體體積（VOF）技術(shù)建模，該技術(shù)首先由一群科學(xué)家開發(fā)，包括洛斯阿拉莫斯國家實(shí)驗(yàn)室的FLOW Science創(chuàng)始人C.W.Hirt博士。許多競爭的CFD軟件聲稱已經(jīng)包含了VOF功能，但實(shí)際上他們只實(shí)現(xiàn)了三種基本VOF要素中的一種或兩種。CFD的潛在用戶應(yīng)該知道，這些偽VOF方法通常會(huì)給出錯(cuò)誤的結(jié)果。而TruVOF具有成功處理自由表面所推薦的所有要素。此外，F(xiàn)LOW-3D還采用了超越原始VOF方法的重大改進(jìn)，以提高邊界條件的精度和界面跟蹤。因此，FLOW-3D在關(guān)注自由液面流動(dòng)的工程領(lǐng)域中得到大量應(yīng)用。

         1.2. 便利的復(fù)雜幾何體建模

FLOW-3D采用了一種特殊的技術(shù)，稱為FAVOR（Fractional Area Volume Obstacle Representation），用于定義矩形網(wǎng)格內(nèi)的通用幾何域。FAVOR背后哲學(xué)是數(shù)值算法，基于每個(gè)控制體積內(nèi)的一個(gè)壓力、一個(gè)速度、一個(gè)溫度等信息，但它將與使用更多信息來定義幾何體是不一致的。因此，這種FAVOR技術(shù)保留了矩形元素的簡單性，同時(shí)在每個(gè)體積元素內(nèi)使用平均量的一致性水平上表征復(fù)雜幾何形狀。

         1.3. 高效穩(wěn)健的網(wǎng)格劃分能力

FLOW-3D基本網(wǎng)格劃分方法結(jié)合了簡單矩形網(wǎng)格的優(yōu)點(diǎn)和變形貼體網(wǎng)格的靈活性。矩形控制元素的固定網(wǎng)格生成簡單，并具有許多值得擁有的特性（例如，提高了精度，對內(nèi)存要求更小，以及更簡單的數(shù)值近似）。這種方法稱為“自由網(wǎng)格”，因?yàn)榫W(wǎng)格或幾何體可以自由更改，彼此獨(dú)立。這一功能消除了生成貼體網(wǎng)格或有限元網(wǎng)格的繁瑣任務(wù)。

矩形網(wǎng)格的靈活性和效率通過高級功能（如復(fù)合網(wǎng)格和隨形網(wǎng)格）得到增強(qiáng)。連接式、嵌套式和部分重疊式的網(wǎng)格提供了有效處理復(fù)雜、多尺度流場并將高分辨率集中在感興趣區(qū)域的方法。隨形網(wǎng)格允許用戶生成隨特定幾何形狀或流體域邊界的高質(zhì)量網(wǎng)格，更好解析薄壁結(jié)構(gòu)和邊界層，而不受通常與結(jié)構(gòu)化矩形網(wǎng)格相關(guān)的限制。

同時(shí)，FLOW-3D提供了多種網(wǎng)格劃分功能，在建立復(fù)雜流動(dòng)時(shí)設(shè)計(jì)更簡單、高效且穩(wěn)健。雖然FLOW-3D的結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格簡化了網(wǎng)格劃分，但多塊網(wǎng)格劃分的各種功能實(shí)現(xiàn)了高效性和魯棒性。使用多網(wǎng)格塊可以在感興趣的區(qū)域進(jìn)行局部細(xì)化，并顯著減少模擬所需的計(jì)算資源。小障礙物、復(fù)雜幾何體和薄壁通道（與整個(gè)區(qū)域大小相比較?。┛梢允褂枚鄩K網(wǎng)格功能精準(zhǔn)解決，例如：連接式、嵌套式、隨形以及部分重疊的網(wǎng)格塊。連接式只能用于對感興趣的區(qū)域進(jìn)行網(wǎng)格劃分，并限制計(jì)算單元的總數(shù)。嵌套式可用于提高感興趣區(qū)域周圍的分辨率。隨形和部分重疊可用于解析不規(guī)則形狀的精細(xì)特征，而特征的比例發(fā)生急劇變化，是無法使用嵌套式網(wǎng)格簡單解析。FLOW-3D還允許貼體有限元網(wǎng)格模擬流體-結(jié)構(gòu)相互耦合作用。這些貼體網(wǎng)格可以使用FLOW-3D自動(dòng)生成或從外部CAD軟件包導(dǎo)入。所有網(wǎng)格劃分技術(shù)都為用戶提供了簡單且高效的靈活創(chuàng)建方式，從而提高求解器性能并縮短了模擬時(shí)間。