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 概述

ANSYS CFX作為世界上******采用全隱式耦合算法的大型商業軟件，算法上的******性，豐富的物理模型和前后處理的完善性使其在結果******性、計算穩定性、計算速度和靈活性上都有******的表現。除了一般工業流動以外，CFX還可以模擬諸如燃燒，多相流，化學反應等復雜流場。集成到ANSYS Workbench環境中使用，增加了在工程仿真的應用面，效率達到新的水平。

******的數值方法 

和大多數CFD軟件不同，ANSYS CFX采用了基于有限元的有限體積法，在******了有限體積法的守恒特性的基礎上，吸收了有限元法的數值******性。

集成環境與優化技術 

ANSYS CFX的優越性能并不只是基于單個產品特征，而是由軟件所有方面的******技術所體現，包括******性、******性、速度和靈活性。集成到ANSYS Workbench環境中，使其在工程仿真的應用面增加，效率達到新的水平。而且，在Workbench平臺下用戶可以用 ANSYS DesignXplorer (DOE and VT)模塊來實現參數響應面優化和全局參數優化。如果用戶有結構分析模塊，還可以把ANSYS CFX 計算的氣動載荷直接加載到結構上分析進氣道結構應力應變、模態、響應等。 

快速穩健的求解技術 

ANSYS CFX的核心是其******的求解技術：多重網格耦合求解技術。這是快速且穩健地得到******且******結果的關鍵。用戶可以跟蹤收斂進度并動態監測數值和物理變量。求解參數、邊界條件和其它參數可以在不停止求解器的情況下進行調整。ANSYS CFX求解器默認使用二階精度的數值格式求解，確保用戶總能得到*********的預測結果。

高效的并行技術 

ANSYS CFX的求解器獲得了對并行計算***有利的幾乎線形的“計算時間-網格數量”求解性能，這使工程技術人員敢于計算大型工程的真實流動問題。多核處理器和集群計算機的出現后，這種固有的特點變為更加重要。隨著CPU和內存的發展，ANSYS CFX軟件的計算能力也不斷提高。ANSYS CFX可以無一例外地實現所有物理模型的并行計算。 

功能特色

******前后處理

ANSYS CFX的網格具有******的靈活性。所支持的網格類型包括三角形、四邊形、四面體、六面體、五面體和棱柱體（楔形）。ANSYS Workbench允許用戶讀入自己的CAD幾何，在ANSYS DesignModeler專門用于創建和準備仿真幾何，在ANSYS Mesh部件中自動或手動劃分網格。對于網格需求更加苛刻的用戶，ANSYS ICEM CFD能滿足其要求。

后處理功能能夠顯示CFD計算所需要的參數，包括矢量圖、等值線圖、等值面圖、流動軌跡圖，可以清晰顯示壓強、Ma數、溫度等參數；并具有積分功能，可以求得通過壁面的熱流通量、輻射熱流量、質量流率等；對于用戶關心的參數和計算中的誤差可以隨時進行動態跟蹤顯示；對于多相流，還提供組分、蒸發率分布等參數。

航天飛機外流場六面體網格

ANSYS CFD-Post中能直接比較不同設計方案

豐富的物理模型

ANSYS CFX擁有包括流體流動、傳熱、輻射、多相流、化學反應、燃燒等問題的豐富的通用物理模型；還擁有諸如氣蝕、凝固、沸騰、多孔介質、相間傳質、非牛頓流、噴霧干燥、動靜干涉、真實氣體等大量復雜現象的實用模型。

• 多相流 

ANSYS CFX軟件擁有二十多年的多相流建模經驗，可以模擬多組分流動、氣泡、液滴、顆粒和自由表面流動進行模擬。 

• 燃燒 

不論在燃氣輪機燃燒設計、汽車發動機燃燒模擬、膛爐內煤粉燃燒還是火災模擬，ANSYS CFX都提供了非常豐富的物理模型來模擬流動中的燃燒和化學反應問題。CFX涵蓋從層流到湍流，從快速化學反應到剛性化學反應，從預混燃燒到非預混燃燒的問題。所有的組分作為一個耦合的系統求解。對于復雜的反應系統能夠加速收斂。

• 輻射 

ANSYS CFX包括廣泛的輻射模型，從透明介質到參與輻射的非灰體介質。可用于多個領域，包括燃燒，加熱，通風和固體之間的輻射。 

• 湍流 

絕大多數的工業流動為湍流。因此，ANSYS CFX軟件一直******于提供并開發*********的湍流模型，用來有效并******地捕獲湍流。湍流模型對CFD計算影響較大，尤其是復雜構型的阻力評估，存在層流到湍流的轉捩，附面層分離、激波誘導附面層分離等復雜的流動現象，常規的二方程湍流模型難以勝任各種復雜流動，CFX擁有包括S-A模型在內的15種湍流模型，其中SST模型+低雷諾數修正可以更******地模擬中度分離流、低速氣動力，對于層流到湍流的轉捩流動，可以采用基于SST的轉捩模型。

• 傳熱 

固體和流體之間的傳熱在許多領域十分重要，ANSYS CFX使用***新的技術求解三維空間的包括固體區域換熱的流動。隱式GGI界面算法（通用交界面方式）可以在分界面網格不匹配的情況下******模擬流體、固體之間的耦合換熱、輻射換熱等復雜共軛換熱問題。

• 多孔介質 

真實多孔模型能夠捕捉速度和壓力在交界面上的不連續性，使用動量損失模型能夠更******的模擬。

•  動網格 

當流體模型包括幾何運動，例如轉子壓縮機，齒輪泵，血液泵或者內燃機時，***要求網格的運動。特別是在流固耦合計算中涉及固體在流體中的大變形和大位移運動，ANSYS CFX結合ICEM CFD實現外部網格重構功能，用來模擬特別復雜構型的動網格問題，這種運動可以是指定規律的運動，比如汽缸的活門運動事件，也可以是通過求解剛體六自由度運動的結果，配合CFX的多構型（Multi-Configuration）模擬，可以方便處理活塞封閉和邊界接觸計算。

而且，對于螺桿泵、齒輪泵這種特殊的泵體運動，ANSYS CFX開發了獨特的浸入固體方法（Immersed solid），不需要任何網格變形或重構，采用施加動量源項的方法來模擬固體在流體中的任意運動。基于以上兩種動網格策略，用戶可以方便地解決任意復雜的動網格問題。

• 旋轉機械 

ANSYS CFX軟件一直是旋轉機械CFD模擬的*********。它在精度、速度和穩健性方面都表現******。能夠捕捉旋轉部件和固定部件之間的相互作用，并為旋轉機械量身定制了前處理和后處理環境，******滿足旋轉機械流體動力學分析的需要。ANSYS BladeModeler幾何工具和ANSYS TurboGrid網格生成工具進一步補充了旋轉機械仿真，能加能夠滿足旋轉機械設計者和分析者的需求。

流化床內氣泡的形成過程仿真

戰斗機翼面附近的氣流旋渦分布

廢熱回收裝置內的溫度變化

炮彈出膛內外流場分析（采用真實******氣體模型、剛體六自由度運動和動網格技術模擬）

渦殼水泵內的分離區和回流區模擬

流固耦合技術

借助于ANSYS在多物理場方面深厚的技術基礎，以及CFX在流體力學分析方面的******優勢，ANSYS Mechanical＋CFX強強聯合推出了目前世界上*********的流固耦合（FSI）技術。

雙向FSI技術完整地考慮了結構和流場之間的相互影響。由于CFX采用基于有限元的有限體積法，使得流固耦合技術的開發和應用比其它CFD軟件有著得天獨厚的優勢。 

除了流固耦合外，ANSYS CFX還能和電場、磁場、聲場等模塊耦合計算。

ANSYS流固耦合技術進行內燃機排氣頭的熱應力分析

典型應用

航空工業

飛機氣動力

飛機氣動噪聲

直升機旋翼氣動

航空發動機

• 壓氣機
• 渦輪
• 燃燒室

結冰除冰

航天工業

氣動力、氣動力矩（阻力、側向力、升力、俯仰力矩、滾轉力矩、側滑力矩）

氣動熱（熱應力、熱防護、燒蝕）

氣動彈性（靜氣彈、顫振）

氣動聲學

氣動力+運動學（6DOF）

動力系統（推力）

旋轉機械

水泵

風機

汽輪機

燃氣輪機

水輪機

渦輪增壓器

螺旋槳

能源電力

火電

• 鍋爐
• 汽輪機
• 脫硫
• 脫硝
• 除塵

風電

• 風力機
• 風場選址
• 電機

核電

• 反應堆
• 廢料安全
• 污染控制

水電

太陽能

生物質發電

過程工業

旋風分離器

攪拌器

流化床反應器

煤氣化爐

冶金加熱爐

結晶器

裂解反應器

換熱器

汽車行業

汽車外氣動

發動機艙熱管理

電池組散熱

發動機燃燒與進排氣

車燈

剎車盤冷卻

油箱晃蕩

液力變矩器

船舶行業

船舶水動力

船艙通風

船用動力

艦船安全

ANSYS CFD                                                         

概述

做為一種工程方法，計算流體動力學（CFD）能對人們所關心的流場和其他物理現象進行細節模擬。其模擬結果能幫助人們了解產品（或過程）是如何運行的，發現運行中的問題，優化產品性能以及設計新的產品。這也是仿真驅動產品開發（SPDP）的一個重要組成部分。 

同大多數******技術一樣，CFD從起初到如今集成到SPDP過程中，也經歷了長期的發展。ANSYS如今不僅僅提供數值流場求解器，而是把流動模型和其他物理場模擬技術無縫集成，形成多物理場仿真方法。ANSYS的目標很明確：通過使用靈活而統一的ANSYS Workbench架構，提供高可信度的多物理場系統工具，從而真正實現SPDP。 

通用流體求解器

ANSYS CFD技術提供******的ANSYS FLUENT和ANSYS CFX產品，這兩個產品已經單獨發展了數十年，有許多共同的功能，也有一些明顯的區別。它們都是基于控制體積的高精度技術，在大多數應用上都是依賴基于壓力的求解技術。它們的區別主要在于積分流動方程以及求解這些方程的策略上。 

ANSYS CFX使用類似結構求解器的基于有限元的離散方法，而ANSYS FLUENT使用的是基于有限體積法的離散方法。兩者***終都形成了“控制體積”方程，******了流動變量的******守恒。

ANSYS CFX軟件使用一種方法（耦合代數多重網格法）來求解控制方程組，而ANSYS FLUENT提供了幾種不同的方法：密度基、壓力基的分離求解器、壓力基的耦合求解器。兩個求解器都包含了大量的高可信度物理模型。 

另外，ANSYS CFD-Flo軟件定位于設計人員使用的流體分析工具上，包括了設計人員***常使用的物理模型。并且和ANSYS Workbench的其他模塊兼容，低費用而且使用簡便，使得ANSYS CFD-Flo非常適合設計人員使用。 

ANSYS CFD HPC高性能計算具有******的加速比，這使得大規模的物理問題能通過并行計算來實現。ANSYS CFD HPC使用超過1000個進程計算時都顯示有接近線性的加速比。

 ANSYS FLUENT軟件集成進ANSYS Workbench后，能方便的完成優化計算。橄欖球周圍的流場

ANSYS CFX******集成在ANSYS Workbench中，動脈瘤模擬時壁面的應力分布

ANSYS FLUENT軟件計算的車體周圍的溫度場分布

ANSYS CFX軟件計算的汽車發動機內部的流場

ANSYS TurboSystem旋轉機械設計分析工具                                       

概述

在旋轉機械領域，ANSYS向用戶提供了從1D到3D CFD分析及性能優化的一體化解決方案TurboSystem。TurboSystem主要的旋轉機械設計分析工具，這些工具可******集成在ANSYS Workbench平臺：

• 高效葉片設計工具：BladeModeler
• 旋轉機械渦輪流道六面體網格創建工具：TurboGrid
• 快速旋轉機械分析工具：Vista TF
• 旋轉機械CFD仿真工具：ANSYS CFX 

ANSYS在該平臺上集成了所有設計與分析功能，包括流道幾何設計、準三維的通流分析、幾何創建、網格劃分、三維CFD分析、結構分析、熱分析、模態分析、轉子動力學分析、參數化優化工具和后處理。除了能夠完成不同類型流場、結構等分析，還可以在ANSYSWorkbench平臺下完成流固耦合分析，并且具有數據傳遞方便、易用、分析高度******的特點。

 

功能特色

• 交互式的葉片設計模塊，內含主要模板
• 集成的反設計模塊，給定性能后能反求出葉片和流道形狀
• 專業的葉片流道網格劃分模塊，內含高質量的網格模板
• 快速的通流計算模塊，方便優化
• ******的、經過多年充分地工業驗證的三維核心算法
• 專業的旋轉機械后處理模塊，直接給出各類總性能指標
• 與ANSYS雙向流固耦合功能
• 集成在ANSYS Workbench下，易用的參數化和優化功能

相關模塊

ANSYS BladeModeler (旋轉機械的高效葉片設計工具 )

ANSYS BladeModeler軟件是一個專業的、易用的旋轉機械葉片的快速三維設計工具，可以對所有類型的旋轉機械進行高效的葉片設計。在用戶優化的圖形界面中，集成了ANSYS旋轉機械專業經驗，能對各類型的旋轉機械如水泵、壓縮機、風扇、鼓風機、渦輪、擴壓器、渦輪增壓器、誘導輪等進行流道的氣動/水動設計。

BladeModeler可以對所有類型旋轉機械的流道設計

ANSYS TurboGrid (專業的旋轉機械渦輪流道六面體網格創建工具)

采用創新性的網格模板技術，結合參數化能力，可以方便地為絕大多數葉片類型生成高質量葉柵通道網格。用戶只需導入ANSYS BladeModeler生成的幾何，或導入描述渦輪的葉片、輪轂和外罩信息即可，簡單易用。 

可為多種旋轉機械流道創建網格

ANSYS Vista TF (快速旋轉機械分析工具 )

ANSYS Vista TF可以快速判斷ANSYS BladeModeler生成的幾何是否滿足要求。對一個單級渦輪，可以在短短數十秒內完成性能判斷。作為一款快速的渦輪機械準三維性能評估工具，Vista TF已經成為3D CFD分析的有益補充。

CFX和Vista TF計算的軸面速度圖

ANSYS CFX (旋轉機械CFD仿真的********* )

ANSYS CFX在精度、速度和穩健性方面都表現******。能夠捕捉旋轉部件和固定部件之間的相互作用，并為旋轉機械量身定制了前處理和后處理環境，******滿足旋轉機械流體動力學分析的需要。ANSYS BladeModeler幾何工具和TurboGrid網格生成工具進一步補充了旋轉機械仿真，能加能夠滿足旋轉機械設計者和分析者的需求。

渦殼水泵模擬

典型應用

• 水泵
• 風機
• 汽輪機
• 燃氣輪機
• 水輪機
• 渦輪增壓器
• 螺旋槳