ANSYSFLUENT專業的流體力學分析

2016-09-04 by:CAE仿真在線來源:互聯網

ANSYS FLUENT采用計算流體動力學(CFD)的數值模擬技術,為全球范圍內各個行業的工程師提供流體問題的解決方案;ANSYS FLUENT擁有的豐富物理模型使其應用非常廣泛:從飛機氣動到鍋爐燃燒,從鼓泡塔到玻璃制造,從血液流動到半導體生產,從潔凈室到污水處理工廠的設計等。另外軟件強大的模擬能力還擴展了在旋轉機械,氣動噪聲,內燃機和多相流系統等領域的應用。因其用戶界面友好,算法健壯等優點有著良好的用戶口碑。長期以來,功能強大的模塊、易用性和專業的技術支持等使其受到國內外眾多研發企業的青睞。

產品介紹:

想起CFD,人們總會想起FLUENT,豐富的物理模型使其應用廣泛,從機翼空氣流動到熔爐燃燒,從鼓泡塔到玻璃制造,從血液流動到半導體生產,從潔凈室到污水處理工廠的設計,另外軟件強大的模擬能力還擴展了在旋轉機械,氣動噪聲,內燃機和多相流系統等領域的應用。今天,全球數以千計的公司得益于FLUENT的這一工程設計與分析軟件,它在多物理場方面的模擬能力使其應用范圍非常廣泛,是目前功能最全的CFD軟件。

FLUENT因其用戶界面友好,算法健壯,新用戶容易上手等優點一直在用戶中有著良好的口碑。長期以來,功能強大的模塊,易用性和專業的技術支持所有這些因素使得FLUENT受到企業的青睞。

網格技術,數值技術,并行計算
計算網格是任何CFD計算的核心,它通常把計算域劃分為幾千甚至幾百萬個單元,在單元上計算并存儲求解變量,FLUENT使用非結構化網格技術,這就意味著可以有各種各樣的網格單元:二維的四邊形和三角形單元,三維的四面體核心單元、六面體核心單元、棱柱和多面體單元。這些網格可以使用FLUENT的前處理軟件GAMBIT自動生成,也可以選擇在ICEM CFD工具中生成。

在目前的CFD市場, FLUENT以其在非結構網格的基礎上提供豐富物理模型而著稱,久經考驗的數值算法和魯棒性極好的求解器保證了計算結果的精度,新的NITA算法大大減少了求解瞬態問題的所需時間,成熟的并行計算能力適用于NT,Linux或Unix平臺,而且既適用單機的多處理器又適用網絡聯接的多臺機器。動態加載平衡功能自動監測并分析并行性能,通過調整各處理器間的網格分配平衡各CPU的計算負載。

湍流和噪聲模型
FLUENT的湍流模型一直處于商業CFD軟件的前沿,它提供的豐富的湍流模型中有經常使用到的湍流模型、針對強旋流和各相異性流的雷諾應力模型等,隨著計算機能力的顯著提高,FLUENT已經將大渦模擬(LES)納入其標準模塊,并且開發了更加高效的分離渦模型(DES),FLUENT提供的壁面函數和加強壁面處理的方法可以很好地處理壁面附近的流動問題。

氣動聲學在很多工業領域中倍受關注,模擬起來卻相當困難,如今,使用FLUENT可以有多種方法計算由非穩態壓力脈動引起的噪音,瞬態大渦模擬(LES)預測的表面壓力可以使用FLUENT內嵌的快速傅立葉變換(FFT)工具轉換成頻譜。Fflow-Williams&Hawkings聲學模型可以用于模擬從非流線型實體到旋轉風機葉片等各式各樣的噪聲源的傳播,寬帶噪聲源模型允許在穩態結果的基礎上進行模擬,這是一個快速評估設計是否需要改進的非常實用的工具。

動態和移動網格
內燃機、閥門、彈體投放和火箭發射都是包含有運動部件的例子,FLUENT提供的動網格模型滿足這些具有挑戰性的應用需求。它提供幾種網格重構方案,根據需要用于同一模型中的不同運動部件,僅需要定義初始網格和邊界運動。動網格與FLUENT提供的其他模型如霧化模型、燃燒模型、多相流模型、自由表面預測模型和可壓縮流模型相兼容。攪拌槽、泵、渦輪機械中的周期性運動可以使用FLUENT中的動網格模型(moving mesh)進行模擬,滑移網格和多參考坐標系模型被證實非常可靠,并和其他相關模型如LES模型、化學反應模型和多相流等有很好的兼容性。

傳熱、相變、輻射模型
許多流體流動伴隨傳熱現象,FLUENT提供一系列應用廣泛的對流、熱傳導及輻射模型。對于熱輻射,P1和Rossland模型適用于介質光學厚度較大的環境,基于角系數的surface to surface模型適用于介質不參與輻射的情況,DO模型(Discrete ordinates)適用于包括玻璃的任何介質。DTRM模型(Discrete ray tracing module)也同樣適用。太陽輻射模型使用光線追蹤算法,包含了一個光照計算器,它允許光照和陰影面積的可視化,這使得氣候控制的模擬更加有意義。

其他與傳熱緊密相關的汽蝕模型、可壓縮流體模型、熱交換器模型、殼導熱模型、真實氣體模型、和濕蒸汽模型。相變模型可以追蹤分析流體的融化和凝固。離散相模型(DPM)可用于液滴和濕粒子的蒸發及煤的液化。易懂的附加源項和完備的熱邊界條件使得FLUENT的傳熱模型成為滿足各種模擬需要的成熟可靠的工具。

化學反應模型
化學反應模型,尤其是湍流狀態下的化學反應模型在FLUENT軟件中自其誕生以來一直占著很重要的地位,多年來,FLUENT強大的化學反應模擬能力幫助工程師完成了對各種復雜燃燒過程的模擬。渦耗散概念、PDF轉換以及有限速率化學模型已經加入到FLUENT的主要模型中 :渦耗散模型、均衡混合顆粒模型,小火焰模型以及模擬大量氣體燃燒,煤燃燒、液體燃料燃燒的預混合模型。預測NOx生成的模型也被廣泛的應用與定制。

許多工業應用中涉及發生在固體表面的化學反應,FLUENT表面反應模型可以用來分析氣體和表面組分之間的化學反應及不同表面組分之間的化學反應,以確保表面沉積和蝕刻現象被準確預測。對催化轉化、氣體重整、污染物控制裝置及半導體制造等的模擬都受益于這一技術。FLUENT的化學反應模型可以和大渦模擬(DES)及分離渦(DES)湍流模型聯合使用,這些非穩態湍流模型耦合到化學反應模型中,我們才有可能預測火焰穩定性及燃盡特性。

多相流模型
多相流混合物廣泛應用于工業中,FLUENT軟件是在多相流建模方面的領導者,其豐富的模擬能力可以幫助工程師洞察設備內那些難以探測的現象,Eulerian多相流模型通過分別求解各相的流動方程的方法分析相互滲透的各種流體或各相流體,對于顆粒相流體采用特殊的物理模型進行模擬。很多情況下,占用資源較少的的混合模型也用來模擬顆粒相與非顆粒相的混合。FLUENT可用來模擬三相混合流(液、顆粒、氣),如泥漿氣泡柱和噴淋床的模擬。可以模擬相間傳熱和相間傳質的流動,使得對均相及非均相的模擬成為可能。

FLUENT標準模塊中還包括許多其他的多相流模型,對于其他的一些多相流流動,如噴霧干燥器、煤粉高爐、液體燃料噴霧,可以使用離散相模型(DPM)。射入的粒子,泡沫及液滴與背景流之間進行發生熱、質量及動量的交換。

VOF模型(Volume of Fluid)可以用于對界面的預測比較感興趣的自由表面流動,如海浪。汽蝕模型已被證實可以很好的應用到水翼艇、泵及燃料噴霧器的模擬。沸騰現象可以很容易地通過用戶自定義函數實現。

前處理和后處理
FLUENT提供專門的工具用來生成幾何模型及網格創建。GAMBIT允許用戶使用基本的幾何構建工具創建幾何,它也可用來導入CAD文件,然后修正幾何以便于CFD分析,為了方便靈活的生成網格,FLUENT還提供了TGrid,這是一種采用最新技術的體網格生成工具。這兩款軟件都具有自動劃分網格及通過邊界層技術、非均勻網格尺寸函數及六面體為核心的網格技術快速生成混合網格的功能。對于渦輪機械,可以使用G/Turbo,熟悉的術語及參數化的模板可以幫助用戶快速的完成幾何的創建及網格的劃分。

FLUENT的后處理可以生成有實際意義的圖片、動畫、報告,這使得CFD的結果非常容易地被轉換成工程師和其他人員可以理解的圖形,表面渲染、跡線追蹤僅是該工具的幾個特征卻使FLUENT的后處理功能獨樹一幟。FLUENT的數據結果還可以導入到第三方的圖形處理軟件或者CAE軟件進行進一步的分析。

定制工具
用戶自定義函數在用戶定制FLUENT時很受歡迎。功能強大的資料庫和大量的指南提供了全方位的技術支持。FLUENT的全球咨詢網絡可以提供或幫助創建任何類型裝備設施的平臺,比如旋風分離器、汽車HVAC系統和熔爐。另外,一些附加應用模塊,比如質子交換膜(PEM)、固體氧化物燃料電池、磁流體、連續光纖拉制等模塊已經投入使用。
FLUENT自豪的是能持續滿足廣大行業客戶的應用需求。客戶能夠得到業內最有經驗的流體工程師的技術支持,以他們豐富的專業技能作為依靠。聯系您當地的FLUENT分支機構,看看FLUENT能為您的工程項目提供何種幫助吧。

子模塊:

FloWizard :為產品設計提供快速流動模擬

FloWizard 軟件是以設計產品或工藝為目的的快速流體建模軟件。該計算流體動力學軟件是專門為那些需要了解所設計產品的流體動力學特性的設計工程師和工藝工程師研制的。設計者不再需要是流體模擬方面的專家就可以非常成功地使用FloWizard。因為它易學易用。在產品設計周期的初期,工程師就可以用快速流動模擬對產品方案進行流動分析,這就提高了設計的性能,降低了產品到達市場的時間。另外,FloWizard能夠執行多個流體動力學設計任務。

FLUENT for CATIA V5:PLM的快速流動模型應用

FLUENT for CATIA V5將流體流動和換熱分析帶入CATIA V5的產品生命周期管理(PLM)環境。它將FLUENT的快速流動模擬技術完全集成到V5的PLM過程,所有的操作完全基于CATIA V5的數據結構。FLUENT for CATIA V5在您的用于制造的幾何模型和流動分析模型之間提供了完全的創成關系。它減少了CFD分析周期的60%時間甚至更多,它提供了基于模擬的設計方法。設計、分析和優化完全在CATIA V5 PLM的單一工作流之內完成。

POLYFLOW:非牛頓流體、流變及粘彈性流體的數值分析軟件

POLYFLOW是專用于粘彈性材料流動模擬的有限元CFD軟件。它適用于塑料、樹脂等高分子材料的擠出成型、吹塑成型、拉絲、層流混合、涂層過程中的流動及傳熱和化學反應問題。另外也可用于模擬聚合物問題的流動,如可進行聚合物熔化、石油、洗滌劑、印墨、懸浮物、泥土、液態食品原料及熔融玻璃的流動模擬。多年來,POLYFLOW在模擬粘彈性流動方面始終領先于其他軟件。

Airpak:HVAC領域工程師的專業人工環境系統分析軟件

它可以精確地模擬所研究對象內的空氣流動、傳熱和污染等物理現象,并依照ISO 7730標準提供舒適度、PMV、PPD等衡量室內空氣質量(IAQ)的技術指標。從而減少設計成本,降低設計風險,縮短設計周期。Airpak軟件的應用領域包括建筑、汽車、樓宇、化學、環境、加工、采礦、造紙、石油、制藥、電站、辦公、半導體、通訊、運輸等行業。

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