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Ansys Fluent
概述

Ansys Fluent是全球诸多公司在产品开发和设计过程中所使用的流体力学软件。它旨在求解各种广泛的工业问题,如流动、湍流、传热、多相流、化学反应等,具有最丰富的物理模型。在汽车行业,具备从整车领域到零部件领域的整套解决方案,可以仿真如空气动力学、噪声、热管理、电池热管理、氢燃料电池、动力电机散热、空调舒适性、除霜除雾、雨水管理等多种应用场景。同时亦可分析从机翼绕流问题到高速列车、风力发电、燃烧炉、鼓泡塔、石油钻井平台、生物医学、半导体制造工程、洁净室设计等广泛的工程问题。另外还具备一些特殊的物理模型可处理诸如旋转机械、多物理场等领域的工程及科研问题。

主要功能

PyFluent

原生GPU版

易用交互界面

高性能计算

伴随求解器及变形工具

多相流模型

传热和辐射

强大的网格功能

精确的求解器技术

先进的湍流模型

化学反应流

PyFluent

PyAnsys是一系列Python软件包,可帮助用户以前所未有的方式与Ansys产品(包括Fluent、MAPDL、AEDT等)进行交互。该软件包可提供现代化的可编程接口,通过该接口,用户不仅可以使用Ansys仿真堆栈编写脚本,以进行各种多物理场仿真,而且还可以编写工作流程脚本,将仿真与其它自动化操作相结合。PyFluent是PyAnsys生态系统的一部分,用户能够在Python环境中启动、交互和控制Ansys Fluent会话,完成网格生成、计算设定、求解控制和后处理,并且能进一步与其他PyAnsys库和外部Python库结合使用。

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原生GPU版

Ansys Fluent现已推出GPU版,基于最新GPU技术,GPU版Fluent在超大规模模型,如气动、噪声及更多应用场景计算中展示出独特优势。


                                   

易用交互界面

用户可以在单一用户界面中完成交互式分析设置、计算执行和结果处理功能,例如检查首先获得的计算结果,更改设置并重新执行。


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高性能计算

针对包括更复杂的几何细节(如全360度叶片流道而不是单流道),更复杂的物理(如瞬态湍流而不是稳态湍流模型)组成的系统时往往需要进行高性能并行计算。Fluent具备多核处理器并行优化技术,极大地从最新的处理器架构、伴有优化通讯的分区算法、以及不同处理器间的动态负载平衡中受益。

                                

伴随求解器及变形工具

Fluent供了技术领先的伴随算法技术,可以在稳健性的基础上获得收敛的精确结果。通过对基础样本的计算,伴随算法能知道如何修改几何来满足设计目标。同时基于内嵌的形状变更功能,Fluent能自动调整特定设计的几何参数,直到该设计满足优化目标。这类案例包括了汽车或飞机机翼的气动优化,喷管和管道的流量优化。


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多相流模型

对不相混的多相流,Fluent提供了自由表面(VOF)模型。对诸如喷雾干燥、液体燃料喷雾、连续拉纤和煤粉锅炉等稀疏的液滴或颗粒流应用,可以使用离散相(DPM)模型。对浓度高的液滴或颗粒,可以使用稠密离散相(DDPM)模型。此外,由于Fluent也具有离散元(DEM)模型,也可以精确地跟踪大固体颗粒间的碰撞。它也能计算像磨损等复杂现象。对于流体或相间的穿透,Fluent软件具有高精度的欧拉多相流模型以及更具工程性的混合相模型,这两种模型都可以处理颗粒相流动。


               


传热和辐射

Fluent件有最新的共轭传热(CHT)技术,具备瞬态CHT加速算法,具备壳导热模型模拟薄壁材料的传热。Fluent具有丰富的辐射模型来计算各类流体和固体间的辐射传热,包括半透明或不透明辐射。多波段模型的选项能考虑波长相关性的仿真,也可以考虑散射的影响。


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强大的网格功能

Fluent具有强大的网格生成功能(Fluent Meshing),覆盖CAD离散导入、包面(Wrapping)、面网格重构及修复、体网格生成、体网格质量提升的网格制作全流程需要。具备针对不同复杂程度外形数模的导航式网格生成流程(密闭外形网格流程和容错网格流程)。体网格类型包括四面体、六面体核心、棱柱层(边界层)、多面体及多面体核心网格。


强大的网格功能(图1)


精确的求解器技术

Fluent能稳健高效地求解各种物理模型和流动类型,包括稳态或瞬态,不可压缩或可压缩流动(从低亚音速流到超高音速),层流或湍流,牛顿流或非牛顿流,理想气体或真实气体。具有适用满足工程和科研场景的稳健而精确的求解器:分离式压力基求解器,带有拟瞬态选项的耦合压力基求解器,隐式和显式的密度基求解器。

                                     


先进的湍流模型

针对工程湍流仿真需求,Fluent创新性的加入泛化K-Omega湍流模型(GEKO),基于最新的伴随优化求解技术和神经网络技术,可以对用户的问题进行湍流特征标定,使用户通过低成本计算获得高精度流场结果。同时,Fluent提供了满足不同需求的丰富湍流建模方法,包括双方程模型、雷诺应力模型(如经广泛测试的剪切应力SST模型)、尺度解析湍流模型(例如大涡模型- LES、分离涡模型-DES),新开发的尺度适应模拟(SAS)模型。

                                  

化学反应流

无论是模拟燃气轮机、汽车发动机或燃煤锅炉的燃烧,还是评估建筑物内部及周围和其它结构的火灾安全,Fluent提供了丰富的架构来模拟伴随化学反应和燃烧的流动。用户可以使用Fluent的非预混、局部预混或预混燃烧模型来精确预测如火焰速度、位置、火焰后温度等参数。这些模型可以假设为化学平衡。在那些假设相对快速但不平衡的化学情形下,预设概率分布函数(PDF)的层流小火焰模型提供了实用且有效的方法,能求解几百个组分的详细化学反应而不需求解几百个输运方程组。Fluent也提供了诸如涡耗散概念、PDF输运、及刚性有限速率反应等新模型,以及包括涡破碎和有限速率等成熟的模型。Fluent中的反应流模型能处理大量的气体、煤和液体燃料燃烧模拟。同时也包括预测SOx 生成、NOx 生成和分解的特殊模型。该技术的表面反应功能可以预测气体和表面组分的反应,也能预测不同组分间的反应,因此,能严格预测沉积和蚀刻。Ansys Fluent的反应流模型能和真实气体模型、LES、DES湍流模型联合使用。


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