fluent2024新功能介绍

Fluent 2024 R1 和 R2 挨着发布，中间隔了不到半年，实际用下来最值得记的不是那些模型层面的更新，是 GPU 求解器能干的活一下子多了不少。之前 GPU 只能跑一些简单的不可压缩流动，现在非共形网格、滑移网格、可压缩流、DPM 甚至详细化学反应都支持了。R1 加了滑移网格和非共形界面，做旋转机械和带运动部件的案例不用再退回 CPU 了。R2 补上了可压缩流和远场边界条件，外流场从跨音速到超音速都能上 GPU，各向异性热导率也进来了，电机和 PCB 的热仿真可以在 GPU 上跑。扩展性也调过一轮，R1 的时候大概千万网格以上开始掉效率，R2 改完之后每卡四百万网格还能保持 70% 以上的并行效率。

有个案例数据记一下，14.4 百万多面体网格的起落架外流场 LES，四块 L40 GPU 跑出来比 120 核 Xeon Gold CPU 快 10.5 倍。500 百万网格的 3.5 级全环压气机，12 块 A100 八小时以内算完，以前这种量级的案例一年可能就敢跑一两次。AMD 的 MI200 和 MI300 系列在 R2 里也正式支持了，不全是 NVIDIA 的卡才能用了。D:\Fluent_work\gpu_notes\ 下面放了一份支持 GPU 的物理模型清单和几组 benchmark 数据，下次要说服领导买卡的时候直接拿这个。

Web UI 是 2024 R1 正式带出来的东西，浏览器里连远程 Fluent 会话，不用在本地装完整的图形界面。实际用起来最有用的场景是集群上跑着长算例，从家里浏览器连上去看残差、改一下松弛因子或者把自动保存的步数调一下，不用开 VPN 再远程桌面折腾。R2 里 Web UI 又加了一些交互上的改进，参数化研究的结果也能在浏览器里看了。目前 Web UI 不替代完整的 Fluent 图形界面，复杂的网格操作和后处理还是得在客户端做，但监控和轻量调整够用了。

Python UDF 是 R1 开始测试的一个功能，写法跟 C 的 UDF 差别挺大，Python UDF 不需要写 begin_c_loop 那种循环宏，函数体直接作用在整个面上或者整个体上。粒子材料属性和滑移网格的角速度都可以用 Python UDF 来定义了。解释型 C UDF 跟编译型的性能差距一直被人说，2024 R2 的 UDF 机制比之前稳定，报错信息也清楚了，但解释型还是慢不少，复杂逻辑老老实实编译。Python UDF 目前还在早期阶段，不是所有 C UDF 能干的活它都能干，但做参数化控制和简单的源项修改挺方便。

电池模块 R1 和 R2 连续加了东西。热失控模型里 Arrhenius 拟合方式的功能增强了，还多了一个 Table 拟合方式，用实验数据直接拟合热滥用反应参数，比纯 Arrhenius 外推准一些。直流内阻模型是全新的，支持快充映射表和 NTGK/DCiR 的 3D lookup table。R2 加了一个排气模型，半经验的，电池热失控的时候产气量和释放速率自动跟热滥用反应速率耦合，做电池包热失控扩散的时候能把喷阀和排气过程一起算进去。D:\Fluent_work\battery\ 下面那个三电芯模型的案例，第一个电芯针刺触发热失控，排气模型打开之后电芯间硅胶材料的温度传播跟实验数据对得比之前好。

Fluent Meshing 在 R2 里正式发布了 2D 网格工作流，之前 R1 的时候还是 beta 状态。二维案例不用再绕道 ICEM 或者别的工具了，Fluent Meshing 里导入几何、定流体域、设尺寸、生成面网格和边界层，一条流程走完。Thin Volume Meshing 是另一个新东西，薄壁区域以前划网格很痛苦，要么层数不够要么长宽比爆炸，R2 里加了专门的控制项。自动多面体网格自适应 PUMA 也进了 R2，每个设计点自动用 Hessian 指示器做网格自适应，参数化优化的时候不用手动一套一套调网格。

DPM 这边 R1 增强了源项线性化和二阶精确瞬态 DPM 源选项，百万粒子量级的案例速度快了一些。GPU 求解器从 R1 开始支持 DPM，粒子跟踪在 GPU 上跑，跟连续相耦合的计算也搬过去了。做喷雾或者颗粒冲蚀的案例，之前 CPU 上跑几天，GPU 上可以压到几小时。D:\Fluent_work\dpm\ 下面那个喷雾干燥塔的案例，连续相和 DPM 都在 GPU 上跑，跟 CPU 结果对比过，最大偏差在 3% 以内。

操作习惯上几个变化。R1 加了一个 “Case settings only” 的选项，导出设置的时候可以只导求解设置不导网格和结果数据，文件小很多，传设置给同事的时候方便了。XY plot 和 colormap 都有更新，颜色映射的可选方案多了，后处理出图的默认配色比之前顺眼。Raytracing 真实感渲染的选项也在 R1 里加了，做报告配图的时候直接出光线追踪的图，不用另外用第三方工具。

D:\Fluent_work\ 下面那个 2024 的安装目录里，libudf 的工作目录要重新配一下，换版本之后之前编译的 UDF 库都不能用了，得在新版本里重新编译。D:\Fluent_work\gpu_notes\ 下面那份支持 GPU 的模型清单还没更新到 R2 的可压缩流那部分，下次把 R2 的 release notes 里的物理模型支持矩阵抄进去，那个文件是……

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