ANSYS CFX介紹

2013-06-20 by:廣州有限元分析、培訓(xùn)中心-1CAE.COM 來源:仿真在線

CFX是全球第一個通過ISO9001質(zhì)量認(rèn)證的大型商業(yè)CFD軟件,是英國AEA Technology 公司為解決其在科技咨詢服務(wù)中遇到的工業(yè)實(shí)際問題而開發(fā),誕生在工業(yè)應(yīng)用背景中的CFX一直將精確的計(jì)算結(jié)果、豐富的物理模型、強(qiáng)大的用戶擴(kuò)展性作為其發(fā)展的基本要求,并以其在這些方面的卓越成就,引領(lǐng)著CFD技術(shù)的不斷發(fā)展。目前,CFX已經(jīng)遍及航空航天、旋轉(zhuǎn)機(jī)械、能源、石油化工、機(jī)械制造、汽車、生物技術(shù)、水處理、火災(zāi)安全、冶金、環(huán)保等領(lǐng)域,為其在全球6000多個用戶解決了大量的實(shí)際問題。
回顧C(jī)FX發(fā)展的重要里程,總是伴隨著她對革命性的CFD新技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用。1995年,CFX收購了旋轉(zhuǎn)機(jī)械領(lǐng)域著名的加拿大ASC公司,推出了專業(yè)的旋轉(zhuǎn)機(jī)械設(shè)計(jì)與分析模塊-CFX-Tascflow,CFX-Tascflow一直占據(jù)著90%以上的旋轉(zhuǎn)機(jī)械CFD市場份額。同年,CFX成功突破了CFD領(lǐng)域的在算法上的又一大技術(shù)障礙,推出了全隱式多網(wǎng)格耦合算法,該算法以其穩(wěn)健的收斂性能和優(yōu)異的運(yùn)算速度,成為CFD技術(shù)發(fā)展的重要里程碑。CFX一直和許多工業(yè)和大型研究項(xiàng)目保持著廣泛的合作,這種合作確保了CFX能夠緊密結(jié)合工業(yè)應(yīng)用的需要,同時(shí)也使得CFX可以及時(shí)加入最先進(jìn)的物理模型和數(shù)值算法。作為CFX的前處理器,ICEM CFD優(yōu)質(zhì)的網(wǎng)格技術(shù)進(jìn)一步確保CFX的模擬結(jié)果精確而可靠。
2003年,CFX加入了全球最大的CAE仿真軟件ANSYS的大家庭中。CFX的用戶將會得到包括從固體力學(xué)、流體力學(xué)、傳熱學(xué)、電學(xué)、磁學(xué)等在內(nèi)的多物理場及多場耦合整體解決方案。CFX將永遠(yuǎn)和我們的用戶伙伴一起,用最先進(jìn)的技術(shù)手段,不斷揭開我們身邊真實(shí)物理世界的神秘面紗。

一.CFX產(chǎn)品特點(diǎn)簡介
CFX是全球第一個在復(fù)雜幾何、網(wǎng)格、求解這三個CFD傳統(tǒng)瓶徑問題上均獲得重大突破的商業(yè)CFD軟件。借助于其獨(dú)一無二的,有別于其它CFD軟件的技術(shù)特點(diǎn),CFX領(lǐng)導(dǎo)著新一代高性能CFD商業(yè)軟件的整體發(fā)展趨勢。

精確的數(shù)值方法
和大多數(shù)CFD軟件不同的是,CFX采用了基于有限元的有限體積法,在保證了有限體積法的守恒特性的基礎(chǔ)上,吸收了有限元法的數(shù)值精確性。

    基于有限元的有限體積法,對六面體網(wǎng)格單元采用24點(diǎn)插值,而單純的有限體積法僅采用6點(diǎn)插值。
    基于有限元的有限體積法,對四面體網(wǎng)格單元采用60點(diǎn)插值,而單純的有限體積法僅采用4點(diǎn)插值。
    CFX在湍流模型的應(yīng)用上,也一直是業(yè)界領(lǐng)先的。除了常用的湍流模型外,CFX最先使用了大渦模擬(LES)和分離渦模擬(DES)等高級湍流模型。

快速穩(wěn)健的求解技術(shù)
CFX是全球第一個發(fā)展和使用全隱式多網(wǎng)格耦合求解技術(shù)的商業(yè)化軟件,這種革命性的求解技術(shù)克服了傳統(tǒng)算法需要“假設(shè)壓力項(xiàng)-求解-修正壓力項(xiàng)”的反復(fù)迭代過程,而同時(shí)求解動量方程和連續(xù)性方程,加上其采用的多網(wǎng)格技術(shù),CFX的計(jì)算速度和穩(wěn)定性較傳統(tǒng)方法提高了1~2個數(shù)量級,更重要的是,CFX的求解器獲得了對并行計(jì)算最有利的幾乎線形的“計(jì)算時(shí)間-網(wǎng)格數(shù)量”求解性能,這使工程技術(shù)人員第一次敢于計(jì)算大型工程的真實(shí)流動問題。CFX突出的并行功能還表現(xiàn)在它可以網(wǎng)絡(luò)上UNIX、LINUX、WINDOWS平臺之間隨意并行。

豐富的物理模型
CFX的物理模型是建立在世界最大的科技工程企業(yè)AEA Technology 50余年科技工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)之上,經(jīng)過近30年的發(fā)展,CFX擁有包括流體流動、傳熱、輻射、多相流、化學(xué)反應(yīng)、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(zhì)、相間傳質(zhì)、非牛頓流、噴霧干燥、動靜干涉、真實(shí)氣體等大批復(fù)雜現(xiàn)象的實(shí)用模型。

此外,CFX為用戶提供了從方便易用的表達(dá)式語言(CEL)到功能強(qiáng)大的用戶子程序的一系列不同層次的用戶接口程序,允許用戶加入自己的特殊物理模型。

旋轉(zhuǎn)機(jī)械一體化解決方案
在旋轉(zhuǎn)機(jī)械領(lǐng)域,CFX向用戶提供從設(shè)計(jì)到CFD分析的一體化解決方案。提供了三個旋轉(zhuǎn)機(jī)械設(shè)計(jì)分析的專用工具:BladeGen、TurboGrid、TASCFlow。
BladeGen是交互式渦輪機(jī)械葉片設(shè)計(jì)工具。用戶通過修改元件庫參數(shù)或完全依靠BladeGen中的工具設(shè)計(jì)各種旋轉(zhuǎn)和靜止葉片元件及新型葉片,對各種軸向流和徑向流葉型,從CAD設(shè)計(jì)到CFD分析在數(shù)分鐘即可完成。
TurboGrid為葉柵通道網(wǎng)格生成工具。她采用了創(chuàng)新性的網(wǎng)格模板技術(shù),結(jié)合參數(shù)化能力,工程師不僅可以既快捷又簡單地為絕大多數(shù)葉片類型生成高質(zhì)量葉柵通道網(wǎng)格。所需用戶提供的只是葉片數(shù)目、葉片及輪轂和外罩的外形數(shù)據(jù)文件。
TASCflow是全球公認(rèn)最好的旋轉(zhuǎn)機(jī)械工程CFD軟件,由于特為旋轉(zhuǎn)機(jī)械裁制的完整軟件體系,以及在旋轉(zhuǎn)機(jī)械行業(yè)十多年的專業(yè)經(jīng)驗(yàn),TASCflow被旋轉(zhuǎn)機(jī)械領(lǐng)域90%以上的企業(yè)作為主要的氣動/水動力學(xué)分析和設(shè)計(jì)工具,其中包括GE,Pratt & Whitney, Rolls Royce,Westing House,ABB,Siemens,CE,Voith Hycho等企業(yè)界巨擘。

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