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Exa PowerFLOW 5.3c x64 優秀的流體求解器和湍流模型軟體 英文破解版(DVD一片裝)




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軟體名稱:Exa PowerFLOW 5.3c x64 優秀的流體求解器和湍流模型軟體 英文破解版(DVD一片裝)
語系版本:英文破解版
光碟片數:單片裝
破解說明:
系統支援:Windows 7/XP/Vista
軟體類型:優秀的流體求解器和湍流模型軟體
硬體需求:PC
更新日期:2018-06-28
官方網站:
中文網站:
軟體簡介:
銷售價格:$180元
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破解說明:
1. Install PowerFLOW 5.3c Win64. Do not install FlexLM or RLM server from setup media

2. Copy folder "EXACORP_RLM_Server" to your computer

3. Run (as Administrator!) ..\EXACORP_RLM_Server\server_install.bat and wait until
   new service "EXACORP RLM Server" will be installed and started

4. Create environment variable EXACORP_LICENSE=6053@localhost

5. Enjoy

軟體簡介:
　
PowerFLOW背後的核心技術：Exa基於格子波爾茲曼方法的物理方法
PowerFLOWR 的基礎技術可以分為兩個主要部分：流體求解器和湍流模型。將在下
面解釋這些方面.
DIGITAL PHYSICSR 的驅動力和理論概述
傳統的CFD方法都是從Navier-Stokes方程開始，N-S方程是一組描述流體流動行為
的偏微分方程。這組方程是封閉的（至少對於大多數實際的流體問題），問題是它
們非常複雜、高度非線性、由多個自由度定義，因此這組方程從根本上是不可能被
直接求解的，除非是一些非常簡單的流動問題。多年以來，使用傳統方法的問題不
是來自于N-S方程本身，而是來自於使用數值分析技術來得到近似解的方法.
Exa的PowerFLOW軟體用於求解流體問題的理論方法和所有其他的商業CFD軟體都有明
顯的區別。主要的不同在於傳統的CFD方法基於連續介質假定，用數學方法描述流
體問題（N-S方程）；Exa的數位化物理在一個更基礎的動力學層面，用離散的波爾
茲曼方程模擬流體。波爾茲曼方程描述的是粒子分佈函數的動力學.
用這種辦法模擬流體有非常多的優點。首先，使用動力學描述，物理模型更簡單，
還能比N-S方程應用的範圍更普遍。物理模型更簡單的原因是它僅限於捕捉粒子或
者粒子微團的動力學行為，而不用艱難地求解非線性偏微分方程。這種介觀描述的
應用範圍也更普遍，因為在這個層面求解粒子的相互運動，可以更精確地模擬更複
雜的流體現象，應用到更廣範圍的時間和空間尺度內，也可以模擬多相流或者多種
類型的流體。理論上講，N-S方程是波爾茲曼方程在特定的時間和空間尺度下的一種
近似.
然而，完整地重現微觀粒子所有的動力學行為的計算量非常巨大，幾乎無法實現。
類似地，求解連續的波爾茲曼方程也是不現實的。解決問題的思路就轉為研究一種
新的方法，目標是建立一種介觀動力學的簡化形式，同時包含足夠多的物理機制以
準確表現宏觀現象。這就是PowerFLOW使用的數位化物理方法的基本思想，也被稱為
格子波爾茲曼方法（LBM）.
為了更深刻地理解和比較這兩種模擬流體流動的方法，我們來審視一下兩者的基礎
理論架構.
首先，兩種方法都是從微觀的物理現象出發的。在這個層面，大量、不連續的粒子
在連續的空間內運動。粒子可以向任意的方向自由運動，以任意的速度佔據空間內
任意的位置。粒子可能擁有的速度和位置的集合叫做它們的“相空間”.
我們首先審視一下傳統的CFD方法求解流體流動問題所採用的理論步驟。在這種方
法裏，第一步是把強大的、眾所周知的動力學理論和統計物理的方法應用到微觀
層面，同時對碰撞過程的原理做一些假設，從而導出宏觀、連續的流體動力學方
程組。這就是非線性的Navier-Stokes方程組.
為了用計算方法求解這組方程，連續的表現形式必須被離散化。這意味著不是在
時間和空間的全部位置去求解流體變數，而只是在離散的時間和空間位置上，用
數學方法計算流體的物理量。空間上的離散位置的集合叫做計算網格。得到精確
解的一個必要條件就是網格的解析度要足夠。這意味著在仿真的空間內要有足夠
多的網格點，以捕捉所有相關的物理現象。這步離散的過程會產生誤差，當網格
的解析度不夠時，它們會共同導致解的發散或者不穩定，尤其是使用複雜模型來
求解未知的物理現象（如湍流）時更是如此。這是因為這組方程本身的非線性特
點導致離散過程的數學分析非常困難，有時甚至無法做到。實現物理的邊界條件
也會產生嚴重的問題。最後，為了避免數值不穩定和減少計算量，通常使用穩態
的求解器.
與之對照，我們現在來看一下格子波爾茲曼方法。使用這種方法，必要的離散步
驟發生在微觀層面內，這時相空間本身局限於一些離散的數值。這意味著粒子被
局限於空間內離散的位置，在離散的時刻有離散的速度。這種方法本身和時間相
關。在一個指定的空間位置、具有指定的離散速度的一組粒子稱為在該網格點上
的粒子分佈。粒子分佈是這種方法的主要計算單元。流體的所有物理量和它們的
變化都可以用它導出。這種離散方法的優點之一是它準確地反映了粒子動力學最
基礎的物理量，保證了品質、動量和能量精確守恆.
在這種數學方法的基礎上，LBM用粒子的微觀速度反映流體的運動。前者包含了
一組常數，形成了每個粒子在其所在位置和相鄰位置之間的連接。因此能夠精確
地計算對流（相當於CFL數在所有時間和空間內恒等於1）。這使得用最大的時間
步長產生最小的數值耗散。比較而言，N-S方程裏的流體對流是一個非線性的過程
，是時間和空間的函數。N-S方程處理對流的過程要相對困難得多，尤其是使用顯
式時間格式的情況。基於微觀速度的粒子表現形式能用一個和真實情況相同的粒
子散射過程，在更基礎的物理層面實現邊界條件，因此能夠更穩定、更精確地計
算表面的流體動力學特性。恒定的微觀速度也能更好地處理複雜幾何模型的邊界
條件。此外，非線性的流體現象完全包含在LBM方法的局部碰撞過程之中。所有
這些特點使得LBM能夠在複雜的幾何模型上高效地平行計算非定常的流場.
下個步驟是應用動力學理論的一種離散形式，類似于N-S方程派生出的連續性理
論，來離散地描述微觀現象。可以證明，當滿足了微觀動力學的某些條件後，推
導出的宏觀方程和時間相關的N-S方程完全吻合。這意味著這種方法能夠準確地
計算流場，因為求解的是和傳統的CFD方法相同的宏觀方程（N-S方程），但不是
向傳統方法那樣直接求解這組困難的方程，而是在一個更基礎的層面上間接求解.
格子波爾茲曼方法和它的高級擴展構成了PowerFLOW求解流場的解決方案。它和進
口、出口和壁面的邊界條件相結合。如果雷諾數足夠低（<10000），那麼僅靠這
種方法就能夠精確地直接模擬流場。但是，如果需要用這種直接類比的方法計算
所有尺度的流體運動，由於受到計算量的限制，能夠準確計算的雷諾數也是有限
的。PowerFLOW已被證明，在這種情況下計算也是高度精確的（例如，能夠模擬
複雜的流場如湍流射流和圓柱擾流）。基於偏微分方程的CFD求解器在計算低雷諾
數問題時會遇到困難，原因是無法控制數值耗散。PowerFLOW在這一領域有明顯的
優勢.
使用CFD模擬湍流
對於高雷諾數流動，用直接模擬來計算所有尺度的流場是不現實的，因為計算量
太大。因此需要使用湍流模型來處理那些無法計算的湍流結構。再一次，PowerFLOW
使用了一種不同的、更為基礎的方法。這種方法的基礎是PowerFLOW是一種時間
相關的求解器，因此能夠直接類比湍流結構.
湍流尺度的運動分為三種基本類型：耗散範圍、慣性範圍和各向異性範圍。湍流
的耗散範圍和慣性範圍在本質上具有普遍性，因此可以用理論描述它們。湍流理
論就是用來描述這些普遍的特性。各向異性的湍流包含了最大尺度的湍流運動，
本質上不具有普遍性—在這個範圍內湍流理論很難適用.
傳統的解決這一問題的方法是使用標準的湍流理論來解釋整個的湍流流譜範圍內
的渦的耗散，包括各向異性的湍流。這通常應用於穩態求解，這時流場的非定常
特性被忽略了。這種方法叫做雷諾平均Navier Stokes方法或者RANS。這時，湍
流理論被用於定義所有尺度的湍流運動，甚至是各向異性的尺度。這就會導致用
經驗調整湍流模型的參數，使得它可以計算各向異性尺度的效應，並導致在穩態
現象中的湍流耗散更高了.
PowerFLOW充分發揮了它作為一個三維、高解析度的瞬態求解器的優勢。這使得
PowerFLOW能夠直接計算各向異性的湍流尺度（或者非常大的渦）。PowerFLOW僅
在湍流理論適用的地方應用湍流模型—在耗散和慣性範圍內的湍流尺度。亞格子
尺度的湍流動力學由兩個附加的，基於重整化群理論的方程描述。這種方法叫做
非常大渦模擬或者VLES。最後，VLES能夠一致地和LBM耦合來求解流體動力學.
PowerFLOW中按以下方式使用湍流模型。根據局部和暫態的流場資訊，在格子波
爾茲曼方法的碰撞步中引入了一個局部有效的鬆弛時間，以考慮那些無法計算的
、普遍尺度的湍流運動，類似于N-S求解器中渦粘性的概念。這種鬆弛時間是通
過補充兩個方程，在仿真域的每個單元、在每個時間步內局部定義的。LBM-VLES
模型尤為適用於那些包含湍流的情況，因為事實上大尺度和小尺度（亞格子）的
湍流並不可分.
總結
這個簡要綜述在一個很高的層面上描述了PowerFLOW用於求解複雜的流體動力學
問題的基本方法—從基本的流體動量求解器到和類比耗散效益的湍流模型相結合
。Exa的哲學是通過我們在基礎物理模型領域的研究，引導技術的逐步發展。精
度是我們最主要考慮的因素，因為沒有它就沒有做工程決定的信心。PowerFLOW
產品工具包是基於這一核心思路開發的，為用戶提供了在所需的時間內解決實際
問題的能力.




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