ansysCFX功能介绍

1、亞瓜ANSYS CFXansys高端计算流体力学软件ANSYS CFX精确的数值方法快速稳健的求解技术丰富的物理模型领先的流固耦合技术集成环境与优化技术专业的旋转机械流动分析模块先进的网格技术CFX是全球第一个通过IS09001质虽认证的大型商业CFD软件，是英国AEA Technology公司为解决其在科枝咨询服务中遇到的工业实际问题而开发.诞生在工业 应用背景中的CFX直将精确的计算结果、丰富的物理模型、强大的用户扩展性作为 其发展的基本要求，并以其在这些方面的卓越成就，引领若CFD技术的不斷发展一目 前，CFX已经追及航空航天、旋转机械、能源、石油化工、机械制造、汽车、生物技 术、水处理

2、、火灾安全、冶金、环保等领域，为其在全球6000多个用户解决了大里的 实际问题。回顾CFX发展的垂要里程，总是伴随着她对革命性的CFD新技术的研发和应 用.1995年，CFX收购了旋转机械领域著名的加拿大ASC公司.推出了专业的旋转 机械设计与分析模块CFX-Tascflow. CFX-Tascflow一直占据着80%以上的旋转机 械CFD市场份额。同年，CFX成功突破了CFD领域的在算法上的又一大技术障碍， 摇出了全隐式多网格耦合算法.该算法以其稳健的收敛性能和优异的运算速度.成 为CFD技术发展的垂要里稈碑CFX 一直和许多工业和大型研究项目保持着广泛的 合作，这种合作确保了CFX能够紧密

3、结合工业应用的需要，同时也使得CFX可以及 时加入最先进的物理模型和数值算法.，作为CFX的前处理器，ICEM CFD优异的网 格技术进一步确保CFX的模拟结果精确而可靠。2003年，CFX加入了全球最大的CAE仿真软件ANSYS的大家庭中并正式更名为 ANSYS CFXo我们的用户将会得到包括从固体力学、流体力学、传热学、电学、磁 学等在内的多物理场及多场幡合整体解决方案。ANSYS CFX将永远和我们的用户伙 伴一起，用最先进的技术手段，不断羯开我们身边頁实物理世界的神秘面纱。亞瓜ANSYS CFX | 01ANSYS CFX | 01产品特色Integration points(IP)A

4、NSYS CFX是全球第一个在复杂几何、网格、求解这三个 CFD传统瓶径问题上均获得垂大突破的商业CFD软件借助于挂独 一无二的，有别于其它CFD软件的技术转点，ANSYS CFX领导着 新一代高性能CFD商业软件的整体发展趋势精确的数值方法和大多数CFD软件不同的是，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 有限元法的数值精碗性。基于有限元的有限体积法，对六面体网格单元采用24点积分， 而单纯的有限体积法仅采用6点积分基于有限元的有限体积法，对四面体网格单元采用60点积分， 而单纯的有限体积法仅采用4点积分ANSYS CFX在湍流模型的应

5、用上，也一直是业界领先的。 ANSYS CFX的湍流模型开发者Florian Menter等人提出的SST;黑流 模型的优异性目前已被业界广泛认同。此外，ANSYS CFX最先开 发了从层滾到湍流的转淚模型(Transition Model)。ANSYS CFX | 01ANSYS CFXANSYS高端计算流体力学软件# | ANSYS CFXANSYS CFXANSYS高端计算流体力学软件快速稳健的求解技术ANSYS CFX是全球第一个发展和使用全隐式多网格耦合求解技术的商 业化软件.这种革命性的求解技术克服了传统算法需要假设压力项-求解 -修止乩力项的反复迭代过样，而同时求解动童方程和连续

6、性方程。再加 上其采用的自适应多网格技术，ANSYS CFX的计算速度和稳定性较传统方 法提高了 12个数屋级。更垂要的是，ANSYS CFX的求解器获得了对并行 计算最有利的几乎线形的计算时间网格数昼求解性能.这使工稈技术人 员第一次敢于计算大型工程的真实流动问题。ANSYS CFX突出的并行功能 还表现于它可以在混合网络上UNIX、LINUX、WINDOWS平台之间驗意并 行，而且其收敛曲线在单CPU及多CPU计算时几乎完全一致FB7!优畀的并f:效李(加逢随CPU数几孚线性总长)CPU収飲祚线丰富的物理模型ANSYS CFX的物理模型是建立在世界最大的科技工程企业AEA Technolo

7、gy 50余年科技工程实践经验基础之上，经过近30年的发展， ANSYSCFX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、真实气体等大呈复杂现象的实用 模型。多相流：超过20年的多相流领域的经验，可以模拟多组分流动，气泡流.粒子流和自由表面流。粒子输运模型可以模拟连续相内的一个或多种粒 子流。瞬态粒子追踪模拟能力，可以模拟火焰扑灭过程、粒子沉降和喷 雾。粒子破碎模型可以模拟液体颗粒雾化，捕捉粒子在外力下的破碎过 程，并考虑相间的作用力，壁面薄膜(Wall film )模型可以考

8、虑颗粒在高 温/低温壁面的反弹、滑移、破碎等现象。欧拉多相流模型可以很好地模 拟相间动虽、能虽和质呈传输.而且ANSYS CFX中包含丰富的曳力及非 曳力模型，全隐式耦合算法对于求解相变导致的气蚀、棄发、凝固、沸 腾等问题具有很好的健壮性。MUSIG多尺度颗粒模型可以模拟颗粒在多 分散相多相流动中的破碎和合并行为。利用粒子动力学理论和考虎固体>0203040 M多CPU笄行收盘曲歧ANSYS CFX多CPU并行收敛會线印单机计算的收效 曲线几乎完全一毁发动机虹内嬪油涡涼3 | ANSYS CFXI妁科棒泡林涝.议钦頤拉相之间的作用，可以模拟流化床内的流动.在旋转机械领域ANSYSCFX

9、一直拥有最丰富的模型材料库，平衡湿蒸气和非平衡湿蒸气模型可以准 确预测汽轮机流动现象.丰富的真实气体模型可以准确预测各种非理想 假设下的漆动辐射：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，包恬燃烧，加热，通风和固体之间的辐射低压蒸汽乾机伞平勘漫葵气浹动燃烧：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 还是火灾模肌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ANSYS 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敘：

10、模型包括单 步/多步涡破碎模型、有限速率化学反应、层流火焰燃烧模型、湍流火焰 模型、部分预混BVM模型、修正的部分预混ECM模型.同时NOX模型.soot模型、Zimon噸型、废气再循环EGR模型、自动点火模型、壁面火 焰作用(Quenching )樓型、火花家点火槓刖也包桔在内湍流：大多数的工业流动都是湍流a ANSYS CFX确立了湍流模拟的典 范。一系列SST模型，加上自动壁面函数方程使得随着网格的细化模姒 更加精确。ANSYS CFX引入了第一个商业化运用的转根模型(Transition Model) o Scale Adaptive Simulation(SAS)4g型用于非稳态模拟

11、，可以猫 捉稳态无法捕捉的自然现象传热：固体和流体之间的传热存许多领域十分垂要，ANSYSCFX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)可以存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、辐射换热等复杂共馳换热问题多孔介质：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 用动星损失項型能够更精确的模拟ANSYS CFX I 03dCFD网槁41CFD分析连渎聽热传邊ANSYS $形结果动网格：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-就要求网格的运动。运动网格的策略涵盖了每个可以想得 到的运动。特

12、别是在流固辐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ICEMCFD实现外部网格甬构功能.用来楝槪 特别复杂构型的动网格问题并不会产生坏的网格单元.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ANSYS 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 solids ）不需要任何网格变形或重构，采用施加动呈源项的 方法来模拟固体在涼体中的任恵运动。基于以

13、上两种动网格策略，用户 可以方便地解决任息复杂的动网格问题此外，ANSYS CFX为用户提供了从方便易用的表达式语言（CEL ）到 功能强大的用户子程序的一系列不同层次的用户接口程序，允许用户非常方 便地加入特殊物理模型。领先的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ANSYS CFX在流 体力学分析方面的领先优势，ANSYS + CFX强强联合推出了目前世界上最 优秀的流固耦合（FSI ）技术。最新的双向FSI技术完整地考虑了结构和流场 之间的相互影响。由TANSYS 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软件有若得天独厚的优势，A

14、NSYS公 司近两年来大力开发的这一技术目前处于同类技术中的领先地位，流固轍含 技术的应用范囲非常广泛，比如生物医学（动脉血管）、航天航空（机翼颤 振）、土木工段（结构风荷载）等。涼固耦合技术在行业设计和生产中的更 要性日益提高，使得设计师设计岀来的产品材质更轻、使用更灵活、制造更 容易.同时保证并提高了产品质里及可靠性。ANSYS CFX | #流固辎合分析大体上分为单向耦合和双向耦合两种。单向辎合可以通过 下图中的T型连接器的例子说明，流体流动使连接務内部产生温度梯度，从而 引起明显的热盍力；然而，由于结构变形很小，对流体的影响不大。因此， 这就便得CFD求個和FEA求腿独立讲行.荷载敎抿

15、由浦体单向传涕给结构°釆用双向合技术UHU动中血液法动的凍 冲问越。生務医学週过谊种无侵舎研究力法能更地分侨高血压产生如理同时发觉一些灣杠规rtu在某些实际工况中，结构变形对流体产生的影响不可忽略，这就需要 采用双向流固甥合技术°双向滾固耦合的行业应用例子非常多，例如航空航 天中的机翼败號、汽车引華罩的振动问题、建筑桥梁中的风荷载、生物医学 中的血管血液濫动等°诸如此类问题，ANSYS和CFX必须同步计算并且在 两个求解器之间互相传递荷裁数据。ANSYS与CFX这种耦合方式的独特之 处在于辎合过程中的数据交换是内部自动建立的，无需第三方的耦合软件。 ANSYS多物

16、理场求解器提供了真正的双向流固耦合技术.针对运动/变形几 何体进行稳态和瞬态分析。除了流固耦合外，ANSYS CFX还能和电场、磁场、声场等模块辎合计 算.成为ANSYS多物理场中的主要樓块之一。集成环境与优化技术ANSYS CFXfOSYSNIOSEWft计覧的风启喙音问越ANSYS Workbench环境提供了从分析开始到结束的统一环境，使用者 的工作效率得以提高°在ANSYS Workbench环境下，所有的设置都是统一 的.并且可以和CAD数据相关联，包括分析后对几何的修改.求解器参数. 后处理的设置和用户自定义的表达式等"这样的技术可以对产品不同运行状 态和不同设

17、计的比较进行研究。参数化的几何与物理描述集成了自动化的性 能计算方法，使得产品或过程的模拟快速建立。几何，网格，物理的定义， 求解和报告的产生都是基于用户的设置自动产生。设计和分析工程师可以用 最短的时间建立物理原型，从而设计出更快更好的产品°试验设计优化方法 和稳健优化设计方法通过ANSYS DesignXplorer技术现在可以用于CFDANSYS CFX | 5旋转机械一体化解决方案Turbo System在旋转机械领域，ANSYS向用户提供从设计到CFD分析的一体化解 决方案Turbo System0提供了四个旋转机械设计分析的专用工具：ANSYS BiaaeModeier.

18、 ansys luroocrid ansys vista 丨卜、ansys crxBladeModeler是交互式涡轮机械叶片设计工具。用户通过修改元件库 参数或宪全依靠BladeModeler中的工具设计各种旋转和静止叶片元件及新 型叶片，对各种轴向流和径向流叶型.从CAD设计到CFD分析在数分钟即 可完成，TurboGrid为叶栅通道网格生成丁具。她采用了创新性的网格模板技 术，结合参数化能力，工程师不仅可以既快捷又简单地为绝大多数叶片类型 生成高质呈叶栅通道网格所需用户提供的只是叶片数目、叶片及轮毂和外 罩的外形数据文件。ANSYS Vista TF是一款叶片二维性能评估的快速工具，作为

19、ANSYS BladeModele啲补充.可以在短短数十秒内完成叶片二维性能计算.是叶片 三维模拟的一个很好的补充。ANSYS CFX是全球公认最好的旋转机械工程CFD软件，由于特为旋转 机械裁制的完整软件体系，以及在旋转机械行业+多年的专业经验.ANSYS CFX被旋转机械领域90%以上的企业作为主要的气动/水动力学分析和设计工 具.其中包括GE, Pratt & Whitney, Rolls Royce , Westing House, ABB, Siemens, CE. Voith Hycho等企业界巨擎二ANSYS CFX | #ANSYS CFX | 7ANSYS CFX |

20、 #燃烧分析数值方法-基于有限元的有限体积方法全隐式的辎合多垂网格算法 传热粘性加热对流传导辐射传热Monte Carlo模型Discrete Transfer模型P1模型Rosseland 樓型共扼传热自由表面通用网格界面GGI真实气体模型相间传质模型多孔介质网格自适应移动网格技术流固辎合技术并行计算主要求解功能求解四面体、六面体、棱柱体以及混合型的网格类型不可压/可压流动亚、跨、超音速涼动定常/非定常流动层流/湍流二维或三维潦动錠转坐标系多重参考坐标系-Frozen Rotor-Stage-Transient Rotor/Stator湍流模型-零方錚模型、一方睜模型-K-3模型，RNGK-

21、3模型-SST ( Shear Stress Transport)模型-SAS模型-k-3模型-雷诺应力模型-DES-LES-转抿模型(Transition Model)浮力驱动流非牛顿流化学反应动力学多组分流体多相流分析ANSYS CFX | #ANSYS CFX | #ANSYS CFX | #ANSYS CFX | #»独具特色的前处理ANSYS CFX的前处理模块ICEM CFD是一个高度智能化的、为专业CFD分析软件提供高质呈网格的软件，她的两大特色是：先进的网格剖分技术和一劳永逸的CAD模型处理工具"先进的网格剖分技术在CFD计算中.网格技术是影响求解精度和速度

22、的重要因素之一。ANSYS-CFX的前处理模块ICEM CFD向用户提供业界领先的高质呈网 格技术，其强大的网格划分功能可满足CFD对网格划分的严格要求：边 界层网格自动加密、流场变化剧烈区域网格局部加密、网格自适应用于 激波捕捉、分离流模拟、高质童的全六面体网格提高计算速度和精度、 非常复杂空间的四、六面体混合网格等独特的采用映射技术的六面体网格划分功能通过雕塑方法存拓扑空 间进行网格划分.自动映射到物理空间，可在任意形状的模型中划分 岀六面体网格映射技术自动修补几何表面的裂缝或小洞，从而生成光滑的贴体网格采用独特的O形（内、外O形）网格生成技术来生成六面体的边 界层单元网格质虽检查功能可以

23、检查、标识质虽差的单元优异的网格 光 滑 功能.可用来对已有的网格进行均匀化处理.从而大大提高了网 格质虽划分得到的网格是可编辑的，如转换单元类型：棱柱-四面体、所有 网格T四面体、二次单元T线性单元等 ICEM CFD的操作过程可以形成命令流，当几何模型尺寸改变 时.只需运行Replay就可以很容易地車新划分网格ANSYS CFX | # ANSYS CFX的通用网格界面（GGI ）功能.允许用户将不同类型 的网格块粘接.大大降低了复杂模型的网格划分难度，并为具有多 重参考坐标系的问题提供了最有效的解决方案 ICEMCFD提供的网格生成工具-ICEM Hexa ICEM Tetra-ICEM Pnsm ICEM Hybrid ICEM BF-Cart ICEM Global ICEM Quad六面体四面体棱柱体（边界层网格）四、六面体混合笛卡尔边界自适应网格 自动笛卡尔网格生成器 表面网格一劳永逸的CAD模型处理工具ICEM CFD除了提供自己的几何建模工具之外.她的网格生成 工具也可集成在CAD环境中。用户可在自己的CAD系统中进行ICEM CFD的网格划分设置.如在CAD中选择面、线并分配网格大小属性 等等，这些数据可储存在CAD的原始数据库中，用户在对几何模型进 行修改时也不会丢失相关的ICEM CFD设定信息。