ANSYS流體分析解決方案3

2016-09-05 by:CAE仿真在線來源:互聯(lián)網(wǎng)

后處理

ANSYS CFD-Post

ANSYS CFD-Post軟件可以用于所有 ANSYS流體動力學軟件的通用后處理,滿足顯示和分析流體動力學結果的所有需要。這些強大功能包括結果可視化溝通的圖像生成,顯示和計算數(shù)據(jù)的量化后處理,簡化重復工作的自動化,及批處理運行的能力。此外,CFD-Post還內(nèi)置了專業(yè)的旋轉機械后處理模塊,可迅速生成旋轉機械行業(yè)所熟悉的各類數(shù)據(jù)、圖片、動畫與報告。

主要功能

一般后處理功能

?多個結果數(shù)據(jù)同時導入處理

?對象拖動和動態(tài)亮度調(diào)節(jié)

?單擊鼠標右鍵激活快捷菜單

?記錄操作和回放顯示狀態(tài)

?批量操作

?積分、平均、邏輯操作,使用宏的后處理操作

?Volume Rendering:全區(qū)域的物理量可視化處理

數(shù)據(jù)導入和導出

?ANSYS CFX、ANSYS Fluent、ANSYS Mechanical 等結果的讀取

?顯示圖像的輸出?三維動態(tài)視圖輸出(可嵌入PowerPoint等演示文檔)

?針對ANSYS Fluent數(shù)據(jù)的特別改進,提高數(shù)據(jù)插值精度,支持ANSYS Fluent的粒子追蹤

圖形功能

?多窗口瀏覽

?內(nèi)置或用戶定義的顯示

?面、線、點結果的可視化和輸出

?輪廓、流線、矢量的顯示

?XY圖(沿線的變化,隨時間的變化等)

?燈光效果、透明度、紋理效果的控制

?二維、三維文本標簽和說明

?Stereo Viewer 的對應

動畫

?快速動畫生成(平面、等值面、時間步進等)

?關鍵幀動畫?MPEG自動生成

定量計算

?交互式數(shù)據(jù)計算

?加權平均和積分、力與扭矩的計算

?用戶可定義上述計算所需的函數(shù)表達式

?添加用戶自定義變量

?使用內(nèi)置電子表格創(chuàng)建表格

旋轉機械專用后處理功能

?葉片間、子午面的結果顯示

?圓周平均

?圓柱坐標向量

?旋轉機械專用的性能評估宏和報告模板

流固耦合分析

流固耦合(FSI)分析

ANSYS FSI 為設計師提供了靈活、便捷、穩(wěn)健的流固耦合分析工具。FSI 的分析需求廣泛存在于航空航天(機翼顫振)、土木建筑(結構風載荷)、生物醫(yī)學(血管支架)等行業(yè)之中。作為面向 FSI 的數(shù)值分析供應商,提供最靈活的高級流固耦合分析(FSI 分析)工具。使用 FSI 可讓設計人員根據(jù)市場的需要,拓展產(chǎn)品性能,并保持產(chǎn)品的質(zhì)量和可靠性。在很多行業(yè)中,FSI 分析變得越來越重要。

ANSYS FSI 基于 ANSYS Mechanical 和 Fluent/CFX 模塊之上,可通過專用的耦合算法實現(xiàn)結構和流體分析的耦合。ANSYS 的耦合方案包括了直接耦合與順序耦合。對于順序耦合,可以根據(jù)需要進行單向耦合計算與雙向耦合計算。

單向 FSI 分析

在一些工程問題中,流場對結構有著明顯的影響,電磁場對于流場有著明顯的影響,但是反過來結構對流場、流場對電磁場的影響卻很小。對于此類問題,只需要單向地將前一物理場的結果傳遞到后一物理場,并將其作為邊界條件,由后一求解器進行分析即可。這類耦合分析就是單向耦合計算。ANSYS Mechanical 與 ANSYS FLUENT、 ANSYS CFX、ANSYS Icepak 均可進行單向 FSI 分析。其中,單向 FSI 分析中最常見的應用就是熱應力問題。ANSYS Workbech 環(huán)境提供給上述軟件穩(wěn)定、通用的數(shù)據(jù)交換接口,使得單向 FSI 的分析變得非常的簡單。

雙向 FSI 分析

在另一些工程問題中,流場與結構的相互作用非常明顯,流場明顯地影響了結構的變形,結構的變形也明顯地改變了流場的特性。這時,設計師將需要雙向 FSI 來幫助他分析此類問題。例如,航空航天中的機翼顫振、汽車發(fā)動機蓋的振動、風載荷作用下的建筑物的振動、生物醫(yī)學中血管的膨脹和收縮與其中的血液流動。此類問題要求必須在同一時間內(nèi)ANSYS Mechanical 與 ANSYS Fluent/CFX 進行雙向的負荷傳遞,并在兩個求解器內(nèi)同時計算。

ANSYS Mechanical 與 ANSYS Fluent/CFX 雙向耦合的獨特之處就在于耦合過程中的數(shù)據(jù)交互是內(nèi)部自動建立的,無需第三方的耦合軟件。ANSYS 提供了真正的雙向流固耦合求解技術,可針對運動 / 變形幾何進行穩(wěn)態(tài)、瞬態(tài)分析。

ANSYS Workbench 環(huán)境下的 FSI 分析

ANSYS Workbehcn 環(huán)境提供了單向FSI和雙向FSI耦合分析所需要的強大功能,包括自動的數(shù)據(jù)交換以及專業(yè)的后處理。特別的,ANSYS Workbench 還提供了專業(yè)的后處理,可查看穩(wěn)態(tài)/瞬態(tài)FSI分析的結果,并可同時瀏覽流場分析與結構分析的結果,并輸出相應的動畫。

ANSYS Workbench環(huán)境下的System Coupling提供了配置ANSYS Mechanical與ANSYS Fluent FSI分析所需的功能與參數(shù),可高效完成復雜的FSI分析。在單向 FSI 分析時,不僅表面信息可以通過ANSYS Workbench傳遞至ANSYS Mechanical中,體積內(nèi)的數(shù)據(jù)也可進行傳遞與共享。

分析案例

車身周圍的氣流組織

PCB板熱分析

FluentDyson Air Multiplier 無葉風扇

發(fā)動機–機身干擾阻力分析

顯卡熱流體分析

燃氣輪機燃燒器

動力電池

帶風扇的散熱器冷卻分析解析

IGBT熱分析

螺桿擠出機模擬

多相燃燒

動脈瘤內(nèi)剪切力來分析

動脈瘤內(nèi)的血液流動

火車動力裝置的冷卻風扇

核反應堆蒸汽發(fā)生器

泳衣的 CFD 分析

選項模塊

ANSYS 高級網(wǎng)格劃分模塊

ANSYS ICEM CFD 和ANSYS Fluent Meshing(原 TGrid)是ANSYS出品的兩款高端網(wǎng)格生成工具。

ANSYS ICEM CFD

ANSYS ICEM CFD軟件的網(wǎng)格劃分開始于先進的CAD/幾何讀取接口和修補工具,使用戶花費最少的精力即可快速步入到多樣化的幾何容差網(wǎng)格劃分器和生成高質(zhì)量的體積網(wǎng)格和表面網(wǎng)格。ANSYS ICEM CFD是完整的網(wǎng)格解決方案,包含先進的網(wǎng)格診斷、交互和自動化網(wǎng)格編輯功能。它生成的網(wǎng)格可輸出到世界流行的所有計算流體動力學(CFD)、有限元分析(FEA)求解器、電磁場求解器中。ANSYS致力于提供一個多樣化的靈活工具,使得用戶可以在一個現(xiàn)代的完全腳本化的環(huán)境中完成從任意幾何模型輸入到任意求解器輸出。

模型處理時間縮短

?直接導入主流CAD數(shù)據(jù)

?大量的造型修改、簡化功能

?強大的中面抽取功能

?簡單、強大的模型樹管理

加速網(wǎng)格生成速度,減少前處理時間

?無論是四面體還是六面體網(wǎng)格生成,都可直接跳過細微的幾何間隙

?多CPU并行生成網(wǎng)格技術

?參數(shù)化的六面體網(wǎng)格生成功能

?強大的表面單元生成功能

操作便捷的網(wǎng)格質(zhì)量編輯功能

?豐富的網(wǎng)格質(zhì)量診斷技術和標準

?可交互式操作的網(wǎng)格質(zhì)量柱狀圖

?顏色標識的網(wǎng)格質(zhì)量與區(qū)域網(wǎng)格質(zhì)量編輯

?自動網(wǎng)格粗化和光順簡捷的模型設定

?載荷、約束、物性、邊界條件設定

?各種CAE軟件格式文件的導入導出,如ANSYS結構類分析軟件、ANSYS LS-DYNA、Nastran、 ABAQUS 等

求解器支持

?ANSYS CFX、ANSYS Fluent、STAR-CD等100種以上的求解器支持

ANSYS Fluent Meshing

ANSYS Fluent Meshing(原 TGrid) 是專業(yè)的 CFD 網(wǎng)格生成工具,且已完全融入 ANSYS Fluent 的環(huán)境。用戶可以在 ANSYS Fluent 的環(huán)境中可以實現(xiàn)完整的網(wǎng)格生成、設置、求解、后處理等 CFD 分析全過程。

ANSYS Fluent Meshing 適用于非常復雜的幾何模型。它可以在復雜和非常龐大的表面網(wǎng)格上快速生成非結構化的四面體網(wǎng)格以及六面體核心網(wǎng)格。

Fluent Meshing 提供穩(wěn)健、快速的邊界層網(wǎng)格生成工具,它包含沖突檢測和尖角處理等復雜情況的自動處理功能。Fluent Meshing 最新的表面網(wǎng)格包裹功能,可以在復雜幾何表面上直接生成高質(zhì)量的、基于尺寸函數(shù)的連續(xù)三角化表面網(wǎng)格。

Fluent Meshing 方便的網(wǎng)格質(zhì)量診斷工具使得對網(wǎng)格大小和質(zhì)量的檢查非常簡單。它還內(nèi)置手動、自動兩種網(wǎng)格質(zhì)量編輯功能,可快速對大模型進行網(wǎng)格修復,獲得高質(zhì)量的網(wǎng)格。

Fluent Meshing 的健壯性及自動化算法節(jié)省了前處理時間,提高了使用

ANSYS FLUENT 軟件進行計算流體動力學分析的效率。

表面網(wǎng)格操作

單獨/批量對網(wǎng)格節(jié)點進行刪除、復制等操作

?檢查和高亮標記壞質(zhì)量網(wǎng)格

?基于節(jié)點創(chuàng)建面網(wǎng)格、刪除、移動、分割、合并、光順、交換等節(jié)點操作

?邊界分割、周期邊界創(chuàng)建

金字塔網(wǎng)格生成

?通過指定初始高度、層數(shù)、增長率生成三棱柱

?通過布局使變形最小的節(jié)點生成金字塔

三角形和四面體網(wǎng)格生成

?自動生成網(wǎng)格

?光順、交換、移動節(jié)點、刪除小塊區(qū)域改善網(wǎng)格質(zhì)量

HexCore 混合網(wǎng)格生成

?完全自動化生成的由核心正交網(wǎng)格與四面體網(wǎng)格組成的混合不連續(xù)網(wǎng)格

?可以控制核心正交網(wǎng)格的密度

邊界層網(wǎng)格

?多種網(wǎng)格漸進模式

?自動探測尖角和邊界層沖突,并自動處理

?自動投影到相鄰邊界

數(shù)據(jù)接口和操作環(huán)境

?內(nèi)置于 ANSYS Fluent

?數(shù)據(jù)直接進入 ANSYS Fluent

?易用的 GUI,可編制文本命令流實現(xiàn)功能自動化

?通過日志記錄功能實現(xiàn)自動化

?網(wǎng)格導入/導出

Wrapper技術

?快速導入多種 CAD 格式文件

?只能簡化復雜模型,快速生成高質(zhì)量面網(wǎng)格

高性能計算

ANSYS HPC

高性能計算(HPC)通過創(chuàng)建大型的、更逼真的的模型為工程仿真增加了大量價值。高可信度仿真能讓工程團隊滿懷信心地進行創(chuàng)新,其產(chǎn)品將會滿足客戶期望,因為他們極其精確的仿真預測了真實條件下產(chǎn)品的真實性能。

HPC 也為更大的仿真能力增加價值。使用 HPC 資源后,工程團隊不再是僅能分析一個設計方案,而是能分析很多個設計方案。在同時仿真多個設計方案后,研發(fā)團隊能在設計早期階段,確定具有顯著工程改進的方案,這比單獨進行物理實驗來得更早,也更有效。

ANSYS HPC 尤其能對最難的、高可信的模型求解(包括更多幾何細節(jié)、更大的系統(tǒng)、更復雜的物理問題)進行并行處理。應用 ANSYS HPC 理解

詳細的產(chǎn)品行為,能為公司提供有信心的設計,幫助產(chǎn)品在市場上取得成功。

此外,ANSYS HPC 的許可權可以應用于 ANSYS 的結構和流體分析產(chǎn)品,這極大地節(jié)約了大型用戶的資金預算。

并行運算特點

ANSYS Fluent 采用先進的動態(tài)負載平衡技術(Dynamic load balancing),使其并行效率提高到同類產(chǎn)品難以企及的水平。另外,ANSYS CFX 引入了針對最新的多核處理器的優(yōu)化,極大地從最新的處理器架構、伴有優(yōu)化通訊的分區(qū)算法、不同處理器間的動態(tài)負載平衡中受益。

I/O 時間常常是拖累高性能計算表現(xiàn)的一個重要負面因素。ANSYS Fluent、ANSYS CFX優(yōu)化了大規(guī)模計算文件的 I/O 算法,在分布式集群計算系統(tǒng)中,獲得了優(yōu)異的 I/O 表現(xiàn)。

運行環(huán)境

ANSYS 產(chǎn)品在通用集群環(huán)境(Microsoft® Windows® HPC Server 2008 / Linux)下均有大量的應用案例。

面向不同用途的四款 HPC 產(chǎn)品

ANSYS HPC—可使用1個CPU核。

ANSYS HPC Pack—每個HPC Pack允許使用8個CPU核。每增加一個Pack,最大允許使用的CPU核個數(shù)是原來的4倍。單個仿真項目最多允許用到 5個Pack(2048)核。

ANSYS HPC Workgroup—分為16,32,64,128, 256, 512, 1024, 2048,4096,8192,16834,32768核幾款(允許多個進程分開使用)

ANSYS HPC Enterprise—支持多達128、256、512、1024、2048節(jié)點的計算(無論幾個進程均可使用)

ANSYS HPC Parametric Pack—參數(shù)化設計時分布式計算模塊

使用LES和燃燒模型,網(wǎng)格數(shù)超過9600萬的算例,展示了ANSYS Fluent優(yōu)異的擴展性