ANSYSFLUENT專業(yè)的流體力學(xué)分析

2016-09-04 by:CAE仿真在線來源:互聯(lián)網(wǎng)

ANSYS FLUENT采用計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)(CFD)的數(shù)值模擬技術(shù),為全球范圍內(nèi)各個(gè)行業(yè)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(yīng)用非常廣泛:從飛機(jī)氣動(dòng)到鍋爐燃燒,從鼓泡塔到玻璃制造,從血液流動(dòng)到半導(dǎo)體生產(chǎn),從潔凈室到污水處理工廠的設(shè)計(jì)等。另外軟件強(qiáng)大的模擬能力還擴(kuò)展了在旋轉(zhuǎn)機(jī)械,氣動(dòng)噪聲,內(nèi)燃機(jī)和多相流系統(tǒng)等領(lǐng)域的應(yīng)用。因其用戶界面友好,算法健壯等優(yōu)點(diǎn)有著良好的用戶口碑。長期以來,功能強(qiáng)大的模塊、易用性和專業(yè)的技術(shù)支持等使其受到國內(nèi)外眾多研發(fā)企業(yè)的青睞。

產(chǎn)品介紹:

想起CFD,人們總會(huì)想起FLUENT,豐富的物理模型使其應(yīng)用廣泛,從機(jī)翼空氣流動(dòng)到熔爐燃燒,從鼓泡塔到玻璃制造,從血液流動(dòng)到半導(dǎo)體生產(chǎn),從潔凈室到污水處理工廠的設(shè)計(jì),另外軟件強(qiáng)大的模擬能力還擴(kuò)展了在旋轉(zhuǎn)機(jī)械,氣動(dòng)噪聲,內(nèi)燃機(jī)和多相流系統(tǒng)等領(lǐng)域的應(yīng)用。今天,全球數(shù)以千計(jì)的公司得益于FLUENT的這一工程設(shè)計(jì)與分析軟件,它在多物理場方面的模擬能力使其應(yīng)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(yōu)點(diǎn)一直在用戶中有著良好的口碑。長期以來,功能強(qiáng)大的模塊,易用性和專業(yè)的技術(shù)支持所有這些因素使得FLUENT受到企業(yè)的青睞。

網(wǎng)格技術(shù),數(shù)值技術(shù),并行計(jì)算
計(jì)算網(wǎng)格是任何CFD計(jì)算的核心,它通常把計(jì)算域劃分為幾千甚至幾百萬個(gè)單元,在單元上計(jì)算并存儲(chǔ)求解變量,FLUENT使用非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格技術(shù),這就意味著可以有各種各樣的網(wǎng)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(wǎng)格可以使用FLUENT的前處理軟件GAMBIT自動(dòng)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(jié)構(gòu)網(wǎng)格的基礎(chǔ)上提供豐富物理模型而著稱,久經(jīng)考驗(yàn)的數(shù)值算法和魯棒性極好的求解器保證了計(jì)算結(jié)果的精度,新的NITA算法大大減少了求解瞬態(tài)問題的所需時(shí)間,成熟的并行計(jì)算能力適用于NT,Linux或Unix平臺(tái),而且既適用單機(jī)的多處理器又適用網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接的多臺(tái)機(jī)器。動(dòng)態(tài)加載平衡功能自動(dòng)監(jiān)測并分析并行性能,通過調(diào)整各處理器間的網(wǎng)格分配平衡各CPU的計(jì)算負(fù)載。

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

氣動(dòng)聲學(xué)在很多工業(yè)領(lǐng)域中倍受關(guān)注,模擬起來卻相當(dāng)困難,如今,使用FLUENT可以有多種方法計(jì)算由非穩(wěn)態(tài)壓力脈動(dòng)引起的噪音,瞬態(tài)大渦模擬(LES)預(yù)測的表面壓力可以使用FLUENT內(nèi)嵌的快速傅立葉變換(FFT)工具轉(zhuǎn)換成頻譜。Fflow-Williams&Hawkings聲學(xué)模型可以用于模擬從非流線型實(shí)體到旋轉(zhuǎn)風(fēng)機(jī)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(wěn)態(tài)結(jié)果的基礎(chǔ)上進(jìn)行模擬,這是一個(gè)快速評估設(shè)計(jì)是否需要改進(jìn)的非常實(shí)用的工具。

動(dòng)態(tài)和移動(dòng)網(wǎng)格
內(nèi)燃機(jī)、閥門、彈體投放和火箭發(fā)射都是包含有運(yùn)動(dòng)部件的例子,FLUENT提供的動(dòng)網(wǎng)格模型滿足這些具有挑戰(zhàn)性的應(yīng)用需求。它提供幾種網(wǎng)格重構(gòu)方案,根據(jù)需要用于同一模型中的不同運(yùn)動(dòng)部件,僅需要定義初始網(wǎng)格和邊界運(yùn)動(dòng)。動(dòng)網(wǎng)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(yù)測模型和可壓縮流模型相兼容。攪拌槽、泵、渦輪機(jī)械中的周期性運(yùn)動(dòng)可以使用FLUENT中的動(dòng)網(wǎng)格模型(moving mesh)進(jìn)行模擬,滑移網(wǎng)格和多參考坐標(biāo)系模型被證實(shí)非?？煽?并和其他相關(guān)模型如LES模型、化學(xué)反應(yīng)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(dòng)伴隨傳熱現(xiàn)象,FLUENT提供一系列應(yīng)用廣泛的對流、熱傳導(dǎo)及輻射模型。對于熱輻射,P1和Rossland模型適用于介質(zhì)光學(xué)厚度較大的環(huán)境,基于角系數(shù)的surface to surface模型適用于介質(zhì)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(zhì)。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(gè)光照計(jì)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(guān)的汽蝕模型、可壓縮流體模型、熱交換器模型、殼導(dǎo)熱模型、真實(shí)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(fā)及煤的液化。易懂的附加源項(xiàng)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(xué)反應(yīng)模型
化學(xué)反應(yīng)模型,尤其是湍流狀態(tài)下的化學(xué)反應(yīng)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(qiáng)大的化學(xué)反應(yīng)模擬能力幫助工程師完成了對各種復(fù)雜燃燒過程的模擬。渦耗散概念、PDF轉(zhuǎn)換以及有限速率化學(xué)模型已經(jīng)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(yù)混合模型。預(yù)測NOx生成的模型也被廣泛的應(yīng)用與定制。

許多工業(yè)應(yīng)用中涉及發(fā)生在固體表面的化學(xué)反應(yīng),FLUENT表面反應(yīng)模型可以用來分析氣體和表面組分之間的化學(xué)反應(yīng)及不同表面組分之間的化學(xué)反應(yīng),以確保表面沉積和蝕刻現(xiàn)象被準(zhǔn)確預(yù)測。對催化轉(zhuǎn)化、氣體重整、污染物控制裝置及半導(dǎo)體制造等的模擬都受益于這一技術(shù)。FLUENT的化學(xué)反應(yīng)模型可以和大渦模擬(DES)及分離渦(DES)湍流模型聯(lián)合使用,這些非穩(wěn)態(tài)湍流模型耦合到化學(xué)反應(yīng)模型中,我們才有可能預(yù)測火焰穩(wěn)定性及燃盡特性。

多相流模型
多相流混合物廣泛應(yīng)用于工業(yè)中,FLUENT軟件是在多相流建模方面的領(lǐng)導(dǎo)者,其豐富的模擬能力可以幫助工程師洞察設(shè)備內(nèi)那些難以探測的現(xiàn)象,Eulerian多相流模型通過分別求解各相的流動(dòng)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(jìn)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?？梢阅M相間傳熱和相間傳質(zhì)的流動(dòng),使得對均相及非均相的模擬成為可能。

FLUENT標(biāo)準(zhǔn)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(dòng),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(jìn)行發(fā)生熱、質(zhì)量及動(dòng)量的交換。

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

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(wǎng)格創(chuàng)建。GAMBIT允許用戶使用基本的幾何構(gòu)建工具創(chuàng)建幾何,它也可用來導(dǎo)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(wǎng)格,FLUENT還提供了TGrid,這是一種采用最新技術(shù)的體網(wǎng)格生成工具。這兩款軟件都具有自動(dòng)劃分網(wǎng)格及通過邊界層技術(shù)、非均勻網(wǎng)格尺寸函數(shù)及六面體為核心的網(wǎng)格技術(shù)快速生成混合網(wǎng)格的功能。對于渦輪機(jī)械,可以使用G/Turbo,熟悉的術(shù)語及參數(shù)化的模板可以幫助用戶快速的完成幾何的創(chuàng)建及網(wǎng)格的劃分。

FLUENT的后處理可以生成有實(shí)際意義的圖片、動(dòng)畫、報(bào)告,這使得CFD的結(jié)果非常容易地被轉(zhuǎn)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(gè)特征卻使FLUENT的后處理功能獨(dú)樹一幟。FLUENT的數(shù)據(jù)結(jié)果還可以導(dǎo)入到第三方的圖形處理軟件或者CAE軟件進(jìn)行進(jìn)一步的分析。

定制工具
用戶自定義函數(shù)在用戶定制FLUENT時(shí)很受歡迎。功能強(qiáng)大的資料庫和大量的指南提供了全方位的技術(shù)支持。FLUENT的全球咨詢網(wǎng)絡(luò)可以提供或幫助創(chuàng)建任何類型裝備設(shè)施的平臺(tái),比如旋風(fēng)分離器、汽車HVAC系統(tǒng)和熔爐。另外,一些附加應(yīng)用模塊,比如質(zhì)子交換膜(PEM)、固體氧化物燃料電池、磁流體、連續(xù)光纖拉制等模塊已經(jīng)投入使用。
FLUENT自豪的是能持續(xù)滿足廣大行業(yè)客戶的應(yīng)用需求。客戶能夠得到業(yè)內(nèi)最有經(jīng)驗(yàn)的流體工程師的技術(shù)支持,以他們豐富的專業(yè)技能作為依靠。聯(lián)系您當(dāng)?shù)氐腇LUENT分支機(jī)構(gòu),看看FLUENT能為您的工程項(xiàng)目提供何種幫助吧。

子模塊:

FloWizard :為產(chǎn)品設(shè)計(jì)提供快速流動(dòng)模擬

FloWizard 軟件是以設(shè)計(jì)產(chǎn)品或工藝為目的的快速流體建模軟件。該計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)軟件是專門為那些需要了解所設(shè)計(jì)產(chǎn)品的流體動(dòng)力學(xué)特性的設(shè)計(jì)工程師和工藝工程師研制的。設(shè)計(jì)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?yàn)樗讓W(xué)易用。在產(chǎn)品設(shè)計(jì)周期的初期,工程師就可以用快速流動(dòng)模擬對產(chǎn)品方案進(jìn)行流動(dòng)分析,這就提高了設(shè)計(jì)的性能,降低了產(chǎn)品到達(dá)市場的時(shí)間。另外,FloWizard能夠執(zhí)行多個(gè)流體動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)任務(wù)。

FLUENT for CATIA V5:PLM的快速流動(dòng)模型應(yīng)用

FLUENT for CATIA V5將流體流動(dòng)和換熱分析帶入CATIA V5的產(chǎn)品生命周期管理(PLM)環(huán)境。它將FLUENT的快速流動(dòng)模擬技術(shù)完全集成到V5的PLM過程,所有的操作完全基于CATIA V5的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。FLUENT for CATIA V5在您的用于制造的幾何模型和流動(dòng)分析模型之間提供了完全的創(chuàng)成關(guān)系。它減少了CFD分析周期的60%時(shí)間甚至更多,它提供了基于模擬的設(shè)計(jì)方法。設(shè)計(jì)、分析和優(yōu)化完全在CATIA V5 PLM的單一工作流之內(nèi)完成。

POLYFLOW:非牛頓流體、流變及粘彈性流體的數(shù)值分析軟件

POLYFLOW是專用于粘彈性材料流動(dòng)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(dòng)及傳熱和化學(xué)反應(yīng)問題。另外也可用于模擬聚合物問題的流動(dòng),如可進(jìn)行聚合物熔化、石油、洗滌劑、印墨、懸浮物、泥土、液態(tài)食品原料及熔融玻璃的流動(dòng)模擬。多年來,POLYFLOW在模擬粘彈性流動(dòng)方面始終領(lǐng)先于其他軟件。

Airpak:HVAC領(lǐng)域工程師的專業(yè)人工環(huán)境系統(tǒng)分析軟件

它可以精確地模擬所研究對象內(nèi)的空氣流動(dòng)、傳熱和污染等物理現(xiàn)象,并依照ISO 7730標(biāo)準(zhǔn)提供舒適度、PMV、PPD等衡量室內(nèi)空氣質(zhì)量(IAQ)的技術(shù)指標(biāo)。從而減少設(shè)計(jì)成本,降低設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn),縮短設(shè)計(jì)周期。Airpak軟件的應(yīng)用領(lǐng)域包括建筑、汽車、樓宇、化學(xué)、環(huán)境、加工、采礦、造紙、石油、制藥、電站、辦公、半導(dǎo)體、通訊、運(yùn)輸?shù)刃袠I(yè)。

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