各类自由表面流动现象广泛存在，如波浪拍打岩石的飞溅、洗碗机内部的水流喷射等。如何准确模拟这些复杂流动现象一直是CFD仿真的难点问题。传统的基于网格的多相流方法（如VOF多相流模型）难以处理这些流动中动态界面、大网格变形、液滴破碎等问题。

光滑粒子水动力学（Smoothed-Particle Hydrodynamics，简写SPH）是一种基于拉格朗日体系的无网格方法，它为传统的基于网格的方法提供了一种替代方案。SPH将流体表示为相互作用的颗粒集合，并使用平滑核在相邻颗粒之间插值属性。这使得SPH能够自然地处理复杂的流体运动和不断变化的自由表面。

Ansys FreeFlow软件为工程师提供了处理复杂自由表面流动应用的工具。这一新产品是对Ansys CFD产品组合的有力补充，能够详细且逼真地模拟那些对其他仿真工具而言极具挑战性的物理过程。

基本功能概述

Ansys FreeFlow软件提供了一个现代、直观、易学易用的界面，可在单个窗口内处理整个SPH模拟流程。Ansys FreeFlow软件提供了一个连贯且高效的工作流程，从前处理中设置仿真模型，到后处理中对结果进行可视化与统计分析，均可在Ansys FreeFlow软件统一窗口中完成。

前处理阶段，Ansys FreeFlow不需要划分网格，对几何模型要求为STL离散化曲面即可，可显著节约前处理的人工操作耗时。

求解阶段，Ansys FreeFlow软件可充分利用GPU的强大计算性能，其多GPU并行处理能力能够高效计算规模达到数百万SPH颗粒量级的大模型。这种并行处理能力显著缩短了计算时间，能够以前所未有的速度和效率解决复杂问题。

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方形水箱的晃荡模拟视频

Ansys FreeFlow软件的主要功能包括：

- 多GPU并行：利用多GPU并行的强大性能加速计算，轻松处理大规模模型

-表面张力：准确捕捉表面张力的影响，这对毛细作用等不可忽略表面张力的问题至关重要

-热求解器：分析自由表面流中的热传递，可将应用场景扩展至电机冷却等涉及温度场的问题

-集成多体动力学：无缝融合流体与运动固体之间的相互作用，拓宽您的模拟范围。

-CFD-FEA集成：Ansys FreeFlow可与其他Ansys产品（如Mechanical）进行数据交换，以进行多物理场分析

-应用程序编程接口（API）：根据需求对Ansys FreeFlow软件二次开发，从而自动化处理重复任务或自行扩展特殊物理模型

典型应用场景

借助Ansys FreeFlow软件，工程师们可以克服在以下应用中模拟自由表面流动的复杂性。典型应用场景如：

-汽车涉水：准确预测水进入情况及其对车辆性能的影响

-洗碗机设计：分析水的射流动力学和清洁效率

-溃坝情景：模拟大坝的失效并预测下游洪水

-储罐晃动：了解储罐中流体运动时产生的动态力

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汽车涉水模拟视频

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卡车油箱晃动视频

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电机油冷仿真视频

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洗碗机喷淋仿真视频

通过利用SPH方法的固有优势，并提供一个用户友好、高性能的平台，Ansys FreeFlow软件能够准确、高效模拟复杂自由表面流动。如需了解更多关于Ansys FreeFlow光滑粒子流体动力学模拟软件的功能，可联系我方工作人员详细交流。