CFD流体力学软件的全球领导者-上海凸分信息科技有限公司
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CFD流体力学软件的全球领导者

2017-2-17 13:07:22      点击:


ANSYS FLUENT 计算流体力学软件的全球领导者

    

   FLUENT软件包含基于压力的分离求解器、基于压力的耦合求解器、基于密度的隐式求解器、基于密度的显式求解器,多求解器技术使FLUENT软件可以用来模拟从不可压缩到高超音速范围内的各种复杂流场。FLUENT软件包含非常丰富、经过工程确认的物理模型,可以模拟高超音速流场、转捩、传热与相变、化学反应与燃烧、多相流、旋转机械、动/变形网格、噪声、材料加工等复杂机理的流动问题。

FLUENT软件的动网格技术处于绝对领先地位,并且包含了专门针对多体分离问题的六自由度模型,以及针对发动机的两维半动网格模型。
POLYFLOW是基于有限元法的CFD软件,专用于粘弹性材料的层流流动模拟。它适用于塑料、树脂等高分子材料的挤出成型、吹塑成型、拉丝、层流混合、涂层过程中的流动及传热和化学反应问题。
FloWizard是高度自动化的流动模拟工具,它允许用户进行设计及在产品开发的早期阶段迅速而准确地验证设计。它引导用户从头至尾地完成模拟过程,使模拟过程变得非常容易。
FLUENT for CATIAV5是专门为CATIA用户定制的CFD软件,将FLUENT完全集成在CATIAV5内部,用户就像使用CATIA其他分析环境一样使用FLUENT软件。
G/Turbo是专业的叶轮机械网格生成软件。
AIRPAK是面向HVAC工程师的CFD软件,并依照ISO7730标准提供舒适度、PMV、PPD等衡量室内外空气质量(IAQ)的技术指标。
MIXSIM是专业的搅拌槽CFD模拟软件。
除FLUENT外,常用的CFD软件及相关仿真软件还有专业三维流场分析软件——CFX、三维CFD快速求解器——CART3D、流体系统仿真、设计与优化平台——Flowmaster、专业的离散元仿真分析软件——EDEM等。优点
(1 )适用面广
包括各种优化物理模型,如计算流体流动和热传导模型 (包括自然对流、定常和非定常流动,层流,湍流,紊流,不可压缩和可压缩流动,周期流,旋转流及时间相关流等 ) ;辐射模型,相变模型,离散相变模型,多相流模型及化学组分输运和反应流模型等。对每一种物理问题的流动特点,有适合它的数值解法,用户可对显式或隐式差分格式进行选择,以期在计算速度、稳定性和精度等方面达到最佳。
(2 )高效省时
Fluent将不同领域的计算软件组合起来,成为CFD计算机软件群,软件之间可以方便地进行数值交换,并采用统一的前、后处理工具,这就省却了科研工作者在计算方法、编程、前后处理等方面投入的重复、低效的劳动,而可以将主要精力和智慧用于物理问题本身的探索上。
(3 )污染物生成
包括NOX 和ROX(烟尘 )生成模型。其中NOX 模型能够模拟热力型、快速型、燃料型及由于燃烧系统里回燃导致的NOX的消耗。而ROX 的生成是通过使用两个经验模型进行近似模拟,且只使用于紊流。

ANSYS Fluent软件包含了广泛的物理模型,能模拟工业应用中的流动、传热和反应,这些工业应用涵盖了从飞机机翼的空气外流到锅炉的燃烧,从塔内气泡流到钻井平台,从血液流动到半导体制造,以及从洁净室设计到污水处理厂。一些特殊的模型如内燃机燃烧、气动噪声、旋转机械和多相流系统也进一步扩大了软件的应用范围。  

适用领域
   辐射传导热

燃烧与化学反应

声学与噪声

流固耦合
    功能和特点
    直观、参数化、自动化的工作流程
    ANSYS Fluent集成在统一的ANSYS Workbench平台下,该平台已经成为工业界最广泛、最深入的先进工程仿真技术组合的基础。ANSYS Fluent提供了CFD仿真中史无前例的生产力,实现仿真驱动产品设计。
   无需繁琐的返工即可快速地准备流动分析所需设备/过程的几何
   避免了相同数据模型的复制,而是在基本流动之外的物理场间一致性地共享这些数据
   很容易定义几何、网格、物理和后处理的一系列参数变化,只点击一次鼠标即可自动得到一系列新的CFD结果
   通过增加对可变性和设计敏感度的理解,改进了设备/过程的质量

容易设置并运行多物理场仿真

网格灵活
    ANSYS Fluent软件的网格具有完全的灵活性,包括能相对容易地对复杂几何生成非结构网格来求解流动问题。网格类型包括三角形、四边形、四面体、六面体、棱柱体(楔形)和多面体。ANSYS Workbench允许读入CAD模型,在ANSYS DesignModeler中准备好后为CFD所用,在ANSYS Mesh部件中自动或手动划分网格。ANSYS Meshing也能自动从CAD装配体中抽取流体域,用Cutcell方法划分网格,该方法能创建包括六面体单元或切分四面体方法的非一致网格。两种方法都支持边界层网格生成,这对精确解析近壁面流动区非常关键。ANSYS Fluent也可以基于流场结果的动态网格加密或粗化。


被证实的求解技术和精确的数值算法
ANSYS Fluent能稳健高效地求解所有的物理模型和流动类型,包括稳态或瞬态,不可压缩或可压缩流动(从低亚音速流到超高音速),层流或湍流,牛顿流或非牛顿流,理想气体或真实气体。
ANSYS Fluent具有适用于任何应用的稳健求解器:完全分离的压力基求解器,带有拟瞬态选项的耦合压力基求解器,隐式和显式的密度基求解器。


湍流模型
● 精确有效地捕捉湍流效应
● 多种常见的双方程模型和雷诺应力模型
● 提供创新的模型来求解层流到湍流的转捩
● 大量的尺度解析湍流模型
● 嵌入式LES(E-LES)选项
 

 传热和辐射
     在许多工业设备像涡轮叶片、发动机缸体和燃烧室,以及建筑和结构中,优化传热都非常关键。这些应用中,其核心是要精确预测对流传热,其中很多情况下,对固体内的热扩散和辐射传热也有着重要的作用。
ANSYS Fluent软件有最新的共轭传热(CHT)技术,把流体动力学和固体材料的内部导热联合起来计算。固体域可以直接划分网格,或用壳模型做为薄壁模拟。相关的其它功能包括考虑通过薄挡板的导热、固体间接触面的热阻和固体表面镀膜的热阻。
ANSYS Fluent引入了丰富的模型来计算各类流体和固体间的辐射传热,包括全透明、半透明或不透明辐射。ANSYS Fluent不同频谱模型的选项能考虑波长相关性的仿真。它也可以考虑散射的影响。
多相流
● 能洞察难以测量的设备内部
● 能捕捉多个相间的相互作用
● 提供了多流体(VOF)模型
● 用欧拉多相流模型分别求解各相的方程组,或者用更经济的混合相模型
● 欧拉多相流模型具备丰富的选项来求解质量、动量和能量交换


反应流
● 提供了丰富的架构模拟伴随化学反应和燃烧的流动
● 提供了诸如涡耗散概念、PDF输运及刚性有限速率反应等新模型
● 包括涡破碎和有限速率等成熟的模型
● 扩展连贯小火焰模型(ECFM)适合像内燃机这类特殊的应用
● 反应流模型能处理大量的气体、煤和液体燃料燃烧模拟
● 预测SOx生成、NOx生成和分解的特殊模型
● 反应流模型能和真实气体模型、LES、DES湍流模型联合使用

    声学

   对声学来说,ANSYS Fluent能用几种方法计算非稳态压力脉动引起的噪声。瞬态LES对表面压力的预测能用内嵌的傅立叶变换工具(FFT)转化为频谱。Ffowcs–Williams和Hawkins声类比能模拟各种的声传播,从暴露的钝体到旋转风扇叶片。宽频噪声模型能基于稳态仿真的结果预估声源。


流固耦合
● 可以模拟固体运动对流动的影响
● 可以很容易设置流固耦合(FSI)仿真
● 允许很大的边界位移
● 按需自动重新划分网格的选项


动网格
    ANSYS Fluent的动网格能解决一些挑战性的应用,包括内燃机流动、阀门、油箱分离。有包括层铺、光顺和网格重划分几种不同的网格重建格式,可以在一个仿真中按需对不同部件使用不同方式。只需要初始网格和边界运动描述,关键帧网格替换能在求解过程中根据一系列提前生成的网格进行替换(自动或手动)。内嵌的六自由度求解器能用于无约束的运动,如油箱分离、船体水动力、导弹发射和油箱晃荡。动网格和ANSYS Fluent中大量其它模型兼容,包括喷雾破碎和燃烧模型、自由液面预测的多相流模型和可压缩流等。
   ANSYS Fluent也提供滑移网格和多重参考坐标系模型,该模型在搅拌器、水泵和涡轮机械中已被验证。


 强大可扩展的高性能计算能力
     ANSYS Fluent提供了强大的、可扩展的高性能计算(HPC)。用户可以用ANSYS CFD HPC的并行来计算更高可信的CFD模型,包括更复杂的几何细节(如全360度叶片流道而不是单流道),更复杂的物理(如瞬态湍流而不是稳态湍流模型)组成的系统。实际上,ANSYS Fluent能用64位技术并行运算包括几十亿甚至更多的网格。其结果是加强了对产品性能的洞察,而用其它方法都无法进行这种洞察。对细节的理解能产生巨大的商业益处,揭示可能导致产品失败或隐性故障的设计问题。使用HPC理解产品性能的细节能为设计提供信心,帮助产品在市场取得最终成功。
     通过加快单个CFD仿真的计算时间,ANSYS CFD HPC增加了产出。这能实现考虑多个设计思路,提供在设计早期就做出正确的决定。使用ANSYS CFD HPC能帮助工程人员更有效地开发几乎任何产品。

ANSYS Fluent引入了针对最新的多核处理器的优化,极大地从最新的处理器架构、伴有优化通讯的分区算法、以及不同处理器间的动态负载平衡中受益。ANSYS CFD HPC易于使用且能在多个系统中如期工作,包括从多核工作站到高端的HPC集群。对超过1000个处理器的系统已有线性的扩展性。

求解优化器,伴随求解器,网格变形器
ANSYS Fluent软件提供形状优化功能,能自动调整特定设计的几何参数,直到该设计满足优化目标。这类案例包括了汽车或飞机机翼的气动优化,喷管和管道的流量优化。ANSYS Fluent也能使用 ANSYS合作伙伴的优化软件。
    另外,ANSYS Fluent提供了开创性的伴随算法技术。通过调整几何来判断推荐改变的效果,伴随算法能让你知道如何修改几何来满足设计目标。用其它方法很难得到伴随算法所提供的单个仿真的信息。伴随算法计算工程变量相对系统输入的变化。离散的伴随求解器用来检查下沉力(对F1应用),降低阻力(对汽车),减少总压降(对管道)。对于超过1000万网格的大规模问题,伴随求解器依然能稳健运行,并有优异的扩展性。

   材料属性

   流动条件会影响材料的详细行为,如压力或温度对CFD结果的精度有关键的影响。ANSYS Fluent软件提供广泛的材料模型选项,确保没有什么能阻止获得最可信结果。 

   针对大范围的液体、气体和固体,ANSYS Fluent有丰富的材料属性库。理想流体和真实流体都能用成熟的高级状态方程来模拟。对粘性和导热系数也有很多关系式,如基于动力学理论的萨姆兰公式。对非牛顿流体,提供了丰富的粘性模型来考虑随剪切应变变化的行为。

   假设仿真中涉及到某个专有材料,或其它材料库中没有的材料,用户能用ANSYS Fluent环境的灵活性容易地定义任何新材料,或者定义材料属性和压力、温度、剪切应变速率等流场参数的关系式。用户能直接在ANSYS Fluent 界面里,用简单的语法或用户定义函数定义代数表达式,实现定制模型。

   定制和全项目范围脚本

   对那些想要定制ANSYS Fluent软件的人来说,用户定义函数是一个流行的选择。它有完整的文档和培训案例,以及技术支持。对经常需要重复设置的设备,如质子交换膜和固体氧化物燃料电池,以及磁流体,ANSYS全球咨询网络能提供或帮助创建模版。最后,大多数用户操作在ANSYS Fluent中能被录制、修改、并和ANSYS Workbench(全项目范围)脚本工具结合,用于参数/文件/数据管理以及设计探索。


 后处理和数据输出
     ANSYS Fluent的后处理工具能产生有意义的图像、动画和报告,让流体动力学结果的表达更容易。透明和不透明面、迹线、矢量图、云图、自定义变量和场景的创建只是后处理功能的一部分。求解数据能输出到ANSYS CFD-Post、第三方后处理软件或CAE软件中做进一步的分析。在ANSYS Workbench环境中,ANSYS Fluent求解数据能作为热或压力载荷映射到ANSYS仿真上。在单独模式中,ANSYS Fluent能把面上的结构和热载荷,以及体温度输出给第三方FEA网格。


知识管理已就绪
ANSYS CFD技术已经可以和 ANSYS 工程知识管理(EKM)一起使用了。ANSYS EKM系统应对仿真数据管理的挑战,通过管理重要的仿真数据来帮助工程师,包括归档、备份、可追踪、保持审核记录、合作和知识产权保护。这些功能恰当地捕捉ANSYS CFD仿真获得的知识,并准备好将之用于企业的工程过程。

ANSYS HFSS

ANSYS HFSS 全波三维电磁场仿真器,能求解从直流附近到光波段所有频段。特别在微波设备设计中,ANSYS HFSS 作为行业标准设计工具而被广泛使用。
一般地,为了熟练掌握电磁场仿真工具,需要学习艰深的电磁场知识。ANSYS HFSS 具备了直观友好的用户界面、确保求解精确的全自动自适应网格剖分技术,以及对复杂形状实现稳定分析的求解器,使得初学者能够与资深使用者一样,方便简单地得到精确的分析结果。
   如果想针对某一系列问题进行电磁场领域的分析,ANSYS HFSS 能够满足您所有的需求。

         适用领域

 高频组件:LTCC、介质振荡器、耦合器、滤波器、隔离器、功分器、芯片部件、磁珠等
 天线:贴片天线、角锥天线、阵列天线、Vivaldi 天线、八木天线等
 电缆:同轴电缆、双绞线电缆、带状电缆等
 IC 封装:引脚型(QFP、PLCC、DIP、SOP 等)、PGA、BGA、TAB、功率器件(IGBT、功率MoSFET、DBC 基板等)、MCM 等
 连接器:同轴连接器、多脚连接器(端子型、卡槽型等)、插针插座等
 PCB 板:裸板、平面、传输线、网格平面、硬板、混合板、柔性板
 其他:RFID、无线充电、EMC/EMI、 核磁共振、微波加热、光电接口
功能和特点
求解器
 全波有限元法
 采用四面体切向有限元法,完全排除奇异解
 可以自由选择零阶到二阶及混合阶基数函数
 直接法或迭代法矩阵求解器
 有限元频域求解器
 基于间断伽略金算法(DGTD)的时域求解器
 三维矩量法积分方程求解器
 有限元与积分方程的混合法求解器
 本征模分析
 根据不同用途的3 种扫频方式 (离散/ 快速/ 插值)
输出结果
  参数、  参数、  参数
 TDR
 端口面的传播模式和端口阻抗
 Touchstone 文件 、Spice 网表
 差模/ 共模传输线特性
 辐射特性(方向图、增益、3/5/10m 远场)
 单站、双站RCS
 电磁场显示(散射场、矢量场)
 电场、磁场、电流密度、功率损耗等、场计算器可以得到的各种物理量 
  Optimetrics(选项模块)
  参数扫描、优化、敏感度分析、统计分析

ANSYS DesignXporer 链接

CAD 接口
 标准
  SAT、SAB、STL、NAS、DXF、DWG、GDS Ⅱ
 选项模块
  IGES
  STEP
  Creo(旧Pro/ENGINEER)
  Unigraphics
  Parasolid
  CATIA V4/V5
  Cadence Allegro/APD/Virtuoso
  ZUKEN CR5000 Board Designer
  Mentor Boardstation/Expedition/PADS
  Sigrity Unified Package Designer 
CAD 内核
ACIS Ver21 
模型修复能力
  对从外部CAD 导入的模型进行分析、检查、定位问题所在,并自动修复。因此,避免由于数字精度不同产生的问题,实现稳定的分析。
    设计变量
  对于形状的尺寸、位置、材料特性值、边界条件设定的值等,将所有设定值作为变量,进行参数扫描研究和优化,变量支持三角函数、对数函数等变量设置,支持如对数周期天线的参数化设计。
频域求解器(Frequency Domain Solver)
   四面体切向矢量有限元算法,配合全自动自适应网格剖分技术,可获得精确稳定的求解结果,是历经多年验证的求解器。
   一般的有限元分析软件要获得高精度需耗时很长,ANSYS HFSS独特的迭代法和混合阶求解器,获得同样精度的结果花费的时间却少很多。
   瞬态求解器(Transient Solver)
   使用DGTG(间断伽略金有限元法),Transient求解器可以复用自适应网格剖分结果。非均匀四面体网格能更真实地反映模型细节,对于复杂模型,也不会降低精度。Transient求解器无需宽带的扫频计算,可降低内存消耗。此外,创新性的时间步长判定技术,使得求解结果更加稳定可靠。

自动求解器  SYSWELD求解器提供了焊接及热处理问题自动的解决方案,覆盖了所有相关复杂数学和材料物理特性。依赖于化学单元的温度、相和比例,热和力学属性通过计算得出,包括材料的相变焓,熔化和凝固,大应变,塑性和塑性转变。 图形用户界面:高效,灵活  作为热处理、焊接和焊接装配顾问的一部分,界面包括工程工具来调整必要的过程参数并使工程流程更加直截了当和简单。 多物理场后处理器  多物理场后处理功能提供演变的即时过程信息:  温度场  加热和冷却速率  材料的金属结构  扭曲   应力

积分方程法求解器(Integral Equation Solver)
    三维矩量法求解器,能更好地求解开放空间问题。无需对开放的电磁波传播空间进行求解,对大规模天线与金属体RCS的计算,比现有的频域求解器效率更高。


混合法求解器(Hybrid Solver)
  频域求解器与积分方程法求解器的混合。非金属复杂形状使用频域求解器,而外部辐射空间使用积分方程求解器,发挥两种算法的特长。使用混合求解器,空气区域的外形可以任意形状,大幅度减少了辐射区域的求解规模。另外,使用该技术也可以将一个较大的区域分解成几个区域,使用积分方程求解器计算分割区域的相互关系,可以计算出整个区域的电磁场。


 全自动自适应网格剖分(Adaptive Auto Mesh)
     混合阶求解(Mixed Element Order Solution)
     ANSYS HFSS有限元求解时采用的基函数,可以根据需要自由选择零阶至二阶。3种基函数也可以在同一模型中混合使用,对于电尺寸小的器件和电尺寸大的结构共存的模型,可实现快速精确求解。


 曲线型网格单元(Curvilinear Mesh)
     网格的边缘可以是曲线,以避免曲面模型被细密网格剖分。对于包含曲面的模型,如振荡器这种曲面结构对性能影响很大的模型,可以实现高速精确求解。



 模型分辨率(Model Resolution)
     电磁场求解器中使用的CAD模型可以不完全等同于原始模型,进行某种程度上的简化,可以大大提高求解效率。使用Model Resolution可以指定生成的最小网格边长,以快速实现模型简化。

边界条件
● 理想电导体、有耗导体
● 对称边界(PerfectE、Perfect H)
● 辐射边界(Radiation)
● 理想吸收边界(Perfect Matched layer)
● 周期性边界(对应于Floquet 分析)
● 各种阻抗边界(对于金属粗糙度和镀层)
● RLC边界(用于电磁场分析时设置任意常数的器件模型)
● Huray表面粗糙度模型



材料常数
    材料常数包括介电常数、磁导率、tanδ、电导率,支持各向同性和各向异性材料。此外,求解受外部静磁场影响的铁氧体材料器件时,可以设定磁饱和化,DeltaH、G因素等。
● 频变材料(Frequency Dependent Material)
在导入频变材料特性时,实部和虚部需要满足一定关系,才能保证求解结果合理。ANSYS HFSS可以自动对所有频点的材料实部虚部参数进行因果性检查,以确保信号完整性分析时获得合理结果。


高性能计算选项(HPC)
有限元的并行计算是公认难题,ANSYS独创性的技术实现了有限元并行求解。无需依赖通用并行库,可以灵活分配计算资源,最大限度使用多核环境,缩短求解时间。
分布式求解(Distributed Solve)

可将插值或离散扫频(Discrete/Interpolating Sweep)与优化模块(Optimetrics)的求解分配到多个的CPU 中并行求解,提高求解效率。
区域分解法(Domain Decomposition Method)
可以将求解问题分解成多个部分,分配到连接在网络上的计算机上。对一台机器的内存要求大大降低,可以求解规模很大的模型。
此技术支持LSF和PBS等高性能计算环境,可以顺利地与HPC调度系统集成。


求解案例





STAR-CCM+最先进的连续介质力学仿真软件


STAR-CCM+是CD-adapco公司采用最先进的连续介质力学数值技术(computational continuum mechanics algorithms)开发的新一代CFD求解器。它搭载了CD-adapco独创的最新网格生成技术,可以完成复杂形状数据输入、表面准备——如包面(保持形状、简化几何、自动补洞、防止部件接触、检查泄露等功能)、表面网格重构、自动体网格生成(包括多面体网格、六面体核心网格、十二面体核心网格、四面体网格)等生成网格所需的一系列作业。
STAR-CCM+使用CD-adapco倡导的多面体网格,相比于原来的四面体网格,在保持相同计算精度的情况下,可以实现计算性能约3~10倍的提高。
STAR-CCM+ 软件是由CD-adapco Group公司开发的新一代通用计算流体力学(CFD)分析软件。
STAR-CCM+能很好地支持船的前期设计研究,目前在船类行业应用甚广。
  ANSYS软件是美国ANSYS公司研制的大型通用有限元分析(FEA)软件,是世界范围内增长最快的计算机辅助工程(CAE)软件,能与多数计算机辅助设计(CAD,computer Aided design)软件接口,实现数据的共享和交换,如Creo, NASTRAN, Alogor, I-DEAS, AutoCAD等。是融结构、流体、电场、磁场、声场分析于一体的大型通用有限元分析软件。在核工业、铁道、石油化工、航空航天、机械制造、能源、汽车交通、国防军工、电子、土木工程、造船、生物医学、轻工、地矿、水利、日用家电等领域有着广泛的应用。ANSYS功能强大,操作简单方便,现在已成为国际最流行的有限元分析软件,在历年的FEA评比中都名列第一。目前,中国100多所理工院校采用ANSYS软件进行有限元分析或者作为标准教学软件。
ANSYS DesignModeler
   所有的工程仿真都是从几何建模开始的,设计模型是结构分析、流体分析和电磁分析的基础。几何模型可以通过CAD软件导入或者由绘制草图创建。ANSYS DesignModeler软件是运用ANSYS软件进行几何模型处理的首选。
  ANSYS DesignModeler可以提供所有主流的CAD系统的接口,实现包括参数在内的数据无缝传递。软件可以随时修改参数,进行更新几何设计,并保留删除或简化等相关功能,快速实现了产品设计更改和更新。
  一般地CAD模型是常用来进行产品加工制造的,而非用于仿真分析的。CAD模型可以设计复杂的几何形状,但也包括与仿真无关的信息,类似标志和其它一些小的特征细节。对一个包含完整几何细节特征的模型进行仿真分析意味着要增加求解器的运行时间。删除这些无关细节就会大大缩短运行时间,使仿真分析更加高效。
  ANSYS DesignModeler技术为几何建模提供了强大的工具。通过实体模型操作可以创建复杂的模型。ANSYS DesignModeler是基于Parasolid的内核,其几何引擎非常稳健并且符合行业标准。二维手绘草图拉伸至三维实体,然后用布尔运算修改。可以记录几何模型的创建过程,使用户能够做更改并更新设计。
  无论是导入现有CAD模型还是新建的几何模型,ANSYS DesignModeler都可以建立全参数化的几何模型。在ANSYS Workbench中可以对同一几何体进行参数化网格划分和参数化求解器设置,用于更改多个设计。
ANSYS SpaceClaim Direct Modeler
    ANSYS SpaceClaim Direct Modeler 是准备几何建模仿真的最简单快速解决方案。通过消除几何结构瓶颈,SpaceClaim直接建模解决方案可加速进行分析,允许工程师在前处理期间简化模型,从而缩短分析所需的时间。此外,SpaceClaim还提供CAD中性环境,让工程师能够专注于物理过程和建模。
        通过让仿真工程师控制几何结构,并在CAD之前优化模型、在CAD之后验证结果,CAE可以推动产品研发。
        采用ANSYS SpaceClaim Direct Modeler,用户可以获得以下功能:
        从任何CAD工具打开数据
        无论模型是在何处创建,均可编辑和准备设计以进行仿真
        通过去除某些可能导致生成低质量网格的特性,如圆形和孔,来简化几何结构
        清理并修复有缺陷的几何结构,以创建完全封闭的几何模型
        在导入的几何结构上创建参数,以便在分析过程中优化设计
        从实体模型中抽取中间面/外壳及横梁参数,以便进行高效的网格划分和求解
        抽取体积并创建内部流体域和外部空气域,以便进行CFD分析
        为设计团队提供3-D标记并对模型进行比较以记录变更情况
        对于大型CAD模型而言,在几天(而不是几个月)之内启动并运行

    通过采用面向3-D打印模块的SpaceClaim Direct Modeler STL Prep,用户还能修复并编辑文件,以便进行进一步的FEA拓扑优化和CFD分析。




ANSYS CFX


概述

ANSYS CFX作为世界上唯一采用全隐式耦合算法的大型商业软件,算法上的先进性,丰富的物理模型和前后处理的完善性使其在结果精确性、计算稳定性、计算速度和灵活性上都有优异的表现。除了一般工业流动以外,CFX还可以模拟诸如燃烧,多相流,化学反应等复杂流场。集成到ANSYS Workbench环境中使用,增加了在工程仿真的应用面,效率达到新的水平。

精确的数值方法

和大多数CFD软件不同,ANSYS CFX采用了基于有限元的有限体积法,在保证了有限体积法的守恒特性的基础上,吸收了有限元法的数值精确性。

功能特色

高级前后处理

ANSYS CFX的网格具有完全的灵活性。所支持的网格类型包括三角形、四边形、四面体、六面体、五面体和棱柱体(楔形)。ANSYS Workbench允许用户读入自己的CAD几何,在ANSYS DesignModeler专门用于创建和准备仿真几何,在ANSYS Mesh部件中自动或手动划分网格。对于网格需求更加苛刻的用户,ANSYS ICEM CFD能满足其要求。

后处理功能能够显示CFD计算所需要的参数,包括矢量图、等值线图、等值面图、流动轨迹图,可以清晰显示压强、Ma数、温度等参数;并具有积分功能,可以求得通过壁面的热流通量、辐射热流量、质量流率等;对于用户关心的参数和计算中的误差可以随时进行动态跟踪显示;对于多相流,还提供组分、蒸发率分布等参数。

                   航天飞机外流场六面体网格


        丰富的物理模型

ANSYS CFX拥有包括流体流动、传热、辐射、多相流、化学反应、燃烧等问题的丰富的通用物理模型;还拥有诸如气蚀、凝固、沸腾、多孔介质、相间传质、非牛顿流、喷雾干燥、动静干涉、真实气体等大量复杂现象的实用模型。

多相流
ANSYS CFX软件拥有二十多年的多相流建模经验,可以模拟多组分流动、气泡、液滴、颗粒和自由表面流动进行模拟。

燃烧
不论在燃气轮机燃烧设计、汽车发动机燃烧模拟、膛炉内煤粉燃烧还是火灾模拟,ANSYS CFX都提供了非常丰富的物理模型来模拟流动中的燃烧和化学反应问题。CFX涵盖从层流到湍流,从快速化学反应到刚性化学反应,从预混燃烧到非预混燃烧的问题。所有的组分作为一个耦合的系统求解。对于复杂的反应系统能够加速收敛。

辐射
ANSYS CFX包括广泛的辐射模型,从透明介质到参与辐射的非灰体介质。可用于多个领域,包括燃烧,加热,通风和固体之间的辐射。

湍流
绝大多数的工业流动为湍流。因此,ANSYS CFX软件一直致力于提供并开发最先进的湍流模型,用来有效并准确地捕获湍流。湍流模型对CFD计算影响较大,尤其是复杂构型的阻力评估,存在层流到湍流的转捩,附面层分离、激波诱导附面层分离等复杂的流动现象,常规的二方程湍流模型难以胜任各种复杂流动,CFX拥有包括S-A模型在内的15种湍流模型,其中SST模型+低雷诺数修正可以更准确地模拟中度分离流、低速气动力,对于层流到湍流的转捩流动,可以采用基于SST的转捩模型。

传热
固体和流体之间的传热在许多领域十分重要,ANSYS CFX使用最新的技术求解三维空间的包括固体区域换热的流动。隐式GGI界面算法(通用交界面方式)可以在分界面网格不匹配的情况下精确模拟流体、固体之间的耦合换热、辐射换热等复杂共轭换热问题。

多孔介质
真实多孔模型能够捕捉速度和压力在交界面上的不连续性,使用动量损失模型能够更精确的模拟。

 动网格
当流体模型包括几何运动,例如转子压缩机,齿轮泵,血液泵或者内燃机时,就要求网格的运动。特别是在流固耦合计算中涉及固体在流体中的大变形和大位移运动,ANSYS CFX结合ICEM CFD实现外部网格重构功能,用来模拟特别复杂构型的动网格问题,这种运动可以是指定规律的运动,比如汽缸的活门运动事件,也可以是通过求解刚体六自由度运动的结果,配合CFX的多构型(Multi-Configuration)模拟,可以方便处理活塞封闭和边界接触计算。

而且,对于螺杆泵、齿轮泵这种特殊的泵体运动,ANSYS CFX开发了独特的浸入固体方法(Immersed solid),不需要任何网格变形或重构,采用施加动量源项的方法来模拟固体在流体中的任意运动。基于以上两种动网格策略,用户可以方便地解决任意复杂的动网格问题。

旋转机械
ANSYS CFX软件一直是旋转机械CFD模拟的领导者。它在精度、速度和稳健性方面都表现优异。能够捕捉旋转部件和固定部件之间的相互作用,并为旋转机械量身定制了前处理和后处理环境,完全满足旋转机械流体动力学分析的需要。ANSYS BladeModeler几何工具和ANSYS TurboGrid网格生成工具进一步补充了旋转机械仿真,能加能够满足旋转机械设计者和分析者的需求。

       流化床内气泡的形成过程仿真


   战斗机翼面附近的气流旋涡分布

    废热回收装置内的温度变化

炮弹出膛内流场分析(采用真实爆炸气体模型、刚体六自由度运动和动网格技术模拟)



          涡壳水泵内的分离区和回流区模拟


流固耦合技术

借助于ANSYS在多物理场方面深厚的技术基础,以及CFX在流体力学分析方面的领先优势,ANSYS Mechanical+CFX强强联合推出了目前世界上最优秀的流固耦合(FSI)技术。

双向FSI技术完整地考虑了结构和流场之间的相互影响。由于CFX采用基于有限元的有限体积法,使得流固耦合技术的开发和应用比其它CFD软件有着得天独厚的优势。

除了流固耦合外,ANSYS CFX还能和电场、磁场、声场等模块耦合计算。

        ANSYS流固耦合技术进行内燃机排气头的热应力分析




Flotherm-电子系统散热分析标配软件


软件介绍:

FLOTHERM是一套由电子系统散热仿真软件先驱----英国FLOMERICS软件公司开发并广为全球各地电子系统结构设计工程师和电子电路设计工程师使用的电子系统散热仿真分析软件,全球排名第一且市场占有率高达80%以上。
FLOTHERM 采用了成熟的CFD(Computational Fluid Dynamic计算流体动力学)和数值传热学仿真技术并成功的结合了FLOMERICS公司在电子设备传热方面的大量独特经验和数据库开发而成,同时 FLOTHERM软件还拥有大量专门针对电子工业而开发的模型库。
    FLOTHERM软件第一版问世至今日,FloTHERM的目标一直非常明确,成为电子散热系统最好的软件,最受用户喜欢的软件。FloTHERM是电子行业热分析软件的市场领袖,在整个行业,其拥有绝对强势的用户、应用案例、热分析模型库、技术文章。据第三方统计数据,全球98%的用户乐意向同行推荐FloTHERM。FloTHERM以其强悍的技术、精准的求解结果、易学易用操作简单一统整个电子散热市场。
工程师可以使用FloTHERM快速创建电子设备虚拟模型,运行热分析,在建立物理样机之前迅速便捷地测试设计修改。
FloTHERM使用高级CFD技术预测元器件级、板级、系统级的电子设备气流、温度、热传。

FLOTHERM显著特点:

SmartParts 帮助工程师迅速创建模型
    高级MCAD与EDA接口 方便导入现有的MCAD或者EDA模型文件
    结构化正交网格 缩短求解时间
    独特自动优化工具 帮助工程师找到符合设计目标的最优设计参数组合
    强大的求解器 22年来专为电子散热应用研发并不断升级的求解器
    可视化工具 动化强势后处理,帮助理解设计的热性能
    集成分析环境 将功能定义、机械包以及热设计集成在一个环境中分析
    FLOTHERM之市场地位
    FLOTHERM是电子垂直市场上的市场占有率,一直比市场上所有竞争对手市场占有率总和还要高。全球电子行业前20家公司,19家使用FloTHERM做热分析;全球电子行业100强公司,75家使用FloTHERM!

最新版本特点:
    2015年8月Mentor Graphics公司正式发布FloTHERM 11.0版本。FloTHERM V11.0在继承FloTHERM以往的强大功能基础上,在图形界面、大模型处理能力、求解能力以及流程自动化等方面进行了综合升级。
        1、升级局部网格定义
        在FLOTHERM V11.0中,局部网格允许部分重叠,局部网格间可以相交、相邻或嵌套,用户可根据需要来定义网格约束。这一更新使得局部有效网格的创建更为简单,尤其是对于复杂模型,不必再费心安排局部网格的空间布局。
此外,SmartParts中的Compact Component在局部网格定义方面也有所改善,可以接触或穿过局部网格的边界,这使得网格的定义更加便捷,特别是对于在某个器件上添加散热器,或者定义PCB板表面附件的网格等情况。
        2、完善FLOMCAD Bridge
   与以往版本相比,FloMCAD界面中增加了模型树窗格,可方便地处理并检查模型;同时,新版本FloTHERM在对大模型的处理能力上有显著提高,支持更复杂模型的导入;支持完全撤销/重做,无需再为连续的失误操作担心;与CAD文件的接口更为完善,对ACIS、CATIA V4/V5、Pro/E/Creo、Solidworks、STEP、IGES等文件格式的版本兼容性均有所提升。11.0版本也对体素化(Voxelization)功能进行了升级。在对模型进行体素化之前就能够进行网格显示;通过单个网格选定几何体,以减少FloTHERM模型中关键点的数量;此外体素化网格的数量也有所增加。
        3、增强焦耳热计算能力
        可赋予材料电阻特性,通过定义导电物体的电流或电压来设置热源,软件能够自动求解电压、电流密度和焦耳热。SmartParts中的Powermap也能够用于导电物体的定义,这样就能够定义详细的铜线布局。
  除以上几处改进之外,在GUI操作方面,新版本在保留其原有模式的基础上采用了更加时尚的Windows兼容界面。Mentor产品多年来以用户需求作为产品更新的向导,其IDEAS网站允许用户提出改善意见并进行投票,逐步构建起透明、有依据的产品发展蓝图。自8.2版本已有90项改进源于IDEAS网站,10.1版有23项改善来自IDEAS。相信在此基础上进行改进的FloTHERM v11.0,能够从仿真功能与操作便捷性等方面带给用户新的体验,为热设计工程师的高效工作提供更有力的帮助。
        FloTHERM一般分析步骤:

    FloTHERM工具很强大。FloTHERM能够实现从元器件级、PCB板和模块级、系统整机级到环境级的系列模型热分析,这些模型的尺寸和复杂程度各异,从简单的方形模型到复杂的模型。因此详细的学习和研究FloTHERM对整个设计过程尤为重要。

 第一步:项目调查 
     在项目开始前,你应当弄清楚想从此次仿真实验中得到哪一类仿真数据。据此来决定所建模型的详细程度。即使在一张纸上画个简单的草图也很有帮助。  
     第二步:定义数据 
     然后定义你所需的输入数据,包括几何构型,物理属性和元器件功率损耗的数据。应确保这些数据尽可能地真实,因为使用最大额定值产生的结果准确度不够高。花费时间搜集所有所需的数据。请记住一点:产生结果的准确度取决于你所输入的数据。
      第三步:建立模型 
   建模时尽可能多地使用SmartPart技术。SmartPart是参数化模型创建宏,可实现参数控制优化。建模时应考虑公差的合理性,比如避免较小的距离和间隙以提高网格质量。确保为所有的几何构型和功率损耗定义了材料属性。一旦几何构型建立,选择合适的求解域大小。如果求解域外部的物理过程能够忽略,它可能和几何构型一样大小,否则域需要包括几何构型外部的一些空间。别忘记增加监控点,这样可以清楚地看到在求解过程中都发生了什么。理想情况下,监控点应放置在关键元器件或感兴趣的区域内。
     第四步:创建网格 
    一旦几何构型和求解域建立,需要划分计算数值网格。开始系统网格的预设和一步步细化设置。在大多数情况下通过网格约束实现局部网格的增加和网格空间的局部化。在你认为需要保持高梯度,高分辨率和高精度的地方细化网格。在创建网格的过程中要密切关注网格的质量。例如使用"Grid Summary"消除长宽比大且扭曲度大的网格单元。
     第五步:运行求解器 
   一旦完成建模和网格划分,就可以进行求解了。收敛曲线窗口能够显示求解过程中的残值和监控点值。虽然FloTHERM求解器功能强大,但是也应该密切注视残值和监控点的变化。如果解决方案收敛差或监控点显示出的值不合理,那么有些模型设置可能是错误的。停止运行求解器并找出问题。
      第六步:分析结果  
      仿真结果可以在可视化编辑器中的图形或表格中查看。仿真结果的显示形式有很多种,但我建议你选择并研究图表形式的仿真结果。对于初学者来说,表格形式的结果可能难以理解,但是这是值得花时间去研究的,因为表格会包含许多图形所不能展示的物理细节。
      仿真结果会引发设计问题的诸多思考:如何进行设计的优化?FloTHERM中的Command Center(优化设计模块)可以解答这个问题。在Command Center(优化设计模块)中可以进行参数研究和基础设计优化。这是使用FloTHERM的最后一步。 

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