2022年CFD商业软件综合介绍

1、- -运算流体力学 CFD是近代流体力学,数值数学和运算机科学结合的产物,是一门具有强大生命力的边缘科学；它以电子运算机为工具,应用各种离散化的数学方法,对流体力学的各类问题进展数值试验、运算机模拟和分析讨论,以解决各种实际问题；运算流体力学和相关的运算传热学,运算燃烧学的原理是用数值方法求解非线性联立的质量、 能量、 组分、 动量和自定义的标量的微分方程组,求解结果能预报流淌、传热、传质、燃烧等过程的细节,并成为过程装置优化和放大定量设计的有力工具；运算流体力学的根本特点是数值模拟和运算机试验,它从根本物理定理动身,在很大程度上替代了耗资庞大的流体动力学试验设备,在科学讨论和工程技术中产生庞

2、大的影响；目前比较好的 CFD 软件有：Fluent、CFX,Phoenics、Star-CD,除了 Fluent 是美国公司的软件外,其它三个都是英国公司的产品- FLUENT FLUENT 是目前国际上比较流行的商用 CFD 软件包,在美国的市场占有率为 60%；举凡跟流体,热传递及化学反响等有关的工业均可使用；它具有丰富的物理模型、先进的数值方法以及强大的前后处理功能, 在航空航天、 汽车设计、 石油自然气、 涡轮机设计等方面都有着广泛的应用；其在石油自然气工业上的应用包括：燃烧、井下分析、喷射掌握、环境分析、油气消散 / 聚积、多相流、管道流淌等等；Fluent 的软件设计基于 CFD

3、 软件群的思想,从用户需求角度动身,针对各种复杂流淌的物理现象, FLUENT 软件采纳不同的离散格式和数值方法,以期在特定的领域使运算速度、稳固性和精度等方面到达最正确组合,从而高效率地解决各个领域的复杂流淌运算问题；基于上述思想, Fluent 开发了适用于各个领域的流淌模拟软件,这些软件能够模拟流体流淌、传热传质、 化学反响和其它复杂的物理现象,软件之间采纳了统一的网格生成技术及共同的图形界面, 而各软件之间的区分仅在于应用的工业背景不同,因此大大便利了用户；其各软件模块包括：GAMBIT 专用的CFD 前置处理器, FLUENT系列产品皆采纳FLUENT 公司自行研发的 Gambit

4、前处理软件来建立几何外形及生成网格,是一具有超强组合建构模型才能之前处理器, 然后由 Fluent 进展求解； 也可以用 ICEM CFD 进展前处理, 由 TecPlot 进展后处理；Fluent5.4基于非构造化网格的通用CFD 求解器,针对非构造性网格模型设计,是用有限元法求解不行压缩流及中度可压缩流流场问题的 CFD 软件；可应用的围有紊流、热传、化学反响、混合、旋转流rotating flow 及震波 shocks等；在涡轮机及推动系统分析都有相当优秀的结果,并且对模型的快速建立及 shocks处的格点调适都有相当好的成效；Fidap基于有限元方法的通用CFD 求解器, 为一特地解决

5、科学及工程上有关流体力学传质及传热等问题的分析软件,是全球第一套使用有限元法于 CFD 领域的软件,其应用的围有一般流体的流场、 自由外表的问题、 紊流、非牛顿流流场、 热传、化学反响等等；FIDAP本身含有完整的前后处理系统及流场数值分析系统；对问题整个讨论的程序,数据输入与输出的和谐及应用均极有效率；Polyflow针对粘弹性流淌的专用CFD 求解器,用有限元法仿真聚合物加工的CFD软件,主要应用于塑料射出成形机,挤型机和吹瓶机的模具设计；Mixsim 针对搅拌混合问题的专用CFD 软件,是一个专业化的前处理器,可建立搅拌槽及混合槽的几何模型,不需要一般运算流力软件的冗长学习过程；它的图形

6、人机接口和- . word.zl- -组件数据库,让工程师直接设定或选择搅拌槽大小、底部外形、折流板之配置,叶轮的型式等等； MixSim 立即自动产生 3 维网络,并启动 FLUENT 做后续的模拟分析；Icepak专用的热控分析 CFD 软件,特地仿真电子电机系统部气流,温度分布的 CFD分析软件- CFX CFX 是由英国AEA 公司开发,是一种有用流体工程分析工具,用于模拟流体流淌、传热、多相流、化学反响、燃烧问题；其优势在于处理流淌物理现象简洁而几何外形复杂的问题；适用于直角 /柱面 / 旋转坐标系,稳态 / 非稳态流淌,瞬态 / 滑移网格,不行压缩 / 弱可压缩 / 可压缩流体,浮

7、力流,多相流,非牛顿流体,化学反响,燃烧,NOx 生成,辐射,多孔介质及混合传热过程； CFX 采纳有限元法,自动时间步长掌握,SIMPLE 算法,代数多网格、ICCG 、Line、Stone和 Block Stone 解法；能有效、精确地表达复杂几何外形,任意连接模块即可构造所需的几何图形；在每一个模块,网格的生成可以确保快速、可 扩展和变形, 例如运算气缸中活塞的运动和自由外表的运动；*地进展,这种多块式网格答应 滑动网格功能答应网格的各局部可以相对滑动或旋转,这种功能可以用于运算牙轮钻头与井壁间流体的相互作用；CFX引进了各种公认的湍流模型；例如：k-e 模型,低雷诺数 k-e 模型,

8、RNG k-e 模型,代数雷诺应力模型,微分雷诺应力模型,微分雷诺通量模型等；CFX 的多相流模型可用于分析工业生产中显现的各种流淌；包括单体颗粒运动模型,连续相及分散相的多相流模型和自由外表的流淌模型；CFX-TASCflow 在旋转机械CFD 运算方面具有很强的功能；它可用于不行压缩流体,亚/ 临/ 超音速流体的流淌,采纳具有壁面函数的 k-e模型、 2 层模型和 Kato-Launder 模型等湍流模型,传热包括对流传热、固体导热、外表对外表辐射,传热等；化学反响模型包括旋涡破裂模型、具有动力学掌握复杂正辐射模型,多孔介质 / 逆反响模型、 Flamelet模型、 NOx 和碳黑生成模型

9、、拉格朗日跟踪模型、反响颗粒模型和多组分流体模型；CFX-TurboGrid 是一个用于快速生成旋转机械CFD 网格的交互式生成工具,很简洁用来生成有效的和高质量的网格；- PHOENICS Phoenics是英国 CHAM 公司开发的模拟传热、流淌、反响、燃烧过程的通用CFD 软件,有 30 多年的历史；网格系统包括：直角、圆柱、曲面包括非正交和运动网格,但在其 VR 环境不行以、多重网格、精细网格；可以对三维稳态或非稳态的可压缩流或不可压缩流进展模拟,包括非牛顿流、多孔介质中的流淌,并且可以考虑粘度、密度、温度变化的影响；在流体模型上面,Phoenics 置了 22 种适合于各种 Re数场

10、合的湍流模型,包括雷诺应力模型、多流体湍流模型和通量模型及 k-e 模型的各种变异,共计 21 个湍流模型, 8 个多相流模型, 10 多个差分格式；Phoenics的 VR虚拟现实彩色图形界面菜单系统是这几个CFD 软件里前处理最便利的一个,可以直接读入 Pro/E 建立的模型需转换成 STL 格式,是复杂几何体的生成更为便利, 在边界条件的定义方面也极为简洁,并且网格自动生成,但其缺点那么是网格比较单一粗糙, 针对复杂曲面或曲率小的地方的网格不能细分,也即是说不能在 VR 环境里采纳贴体网格；另外 VR 的后处理也不是很好；要进展更高级的分析那么要采纳命令格式进展,但这在易用性上比其它软件

11、就要差了；另外,Phoenics 自带了 1000 多个例题与验证题,附有完整的可读可改的输入文件；其中就有CHAM 公司做的一个PDC 钻头的流场分析；Phoenics 的开放性很好,供应对软件现有模型进展修改、增加新模型的功能和接口,可以用 FORTRAN 语言进展二次开发；-STAR-CD STAR-CD 的创始人之一Gosman 与 Phoenics的创始人 Spalding都是英国伦敦高校同一教研室的教授；- . word.zl- -STAR-Cd 是 Simulation of Turbulent flow in Arbitrary Region的缩写, CD 是 putation

12、al Dynamics Ltd；是基于有限容积法的通用流体运算软件,在网格生成方面,采纳非构造化网 格,单元体可为六面体,四周体,三角形界面的棱柱,金字塔形的锥体以及六种外形的多面体,仍可与 CAD 、CAE 软件接口,如ANSYS,IDEAS,NASTRAN,PATRAN,ICEMCFD,GRIDGEN 域方面的特殊优势；等,这使 STAR-CD 在适应复杂区STAR -cd 能处理移动网格,用于多级透平的运算,在差分格式方面,纳入了一阶UpWIND, 二阶 UpWIND,CDS,QUICK, 以及一阶 UPWIND 与 CDS 或 QUICK 的混合格式, 在压力耦合方面采纳 SIMPLE

13、 ,PISO 以及称为 SIMPLO 的算法；在湍流模型方面,有k-e,RNK-ke,ke 两层等模型,可运算稳态,非稳态,牛顿,非牛顿流体,多孔介质,亚音速,超音速,多项流等问题 . STARcd 的强项在于汽车工业,汽车发动机的流淌和传热；CFD 运算流体动力学,因历史缘由,国始终称之为运算流体力学；其构造为：提出问题流淌性质流、外流；层流、湍流；单相流、多项流；可压、不行压 ,流体属性牛顿流体：液体、单组分气体、多组分气体、化学反响气体；非牛顿流体分析问题建模N-S 方程连续性假设,Boltzmann 方程淡薄气体流淌,各类本构方程与封闭模型；解决问题运算格式的构造/ 选择：有限元、有限

14、差分、有限体积、谱方法等；程序的详细编写 / 软件的选用,后处理的完成；成果说明形成文字,提交报告,赚取应得的回报；CFD 实现过程：1.建模物理空间到运算空间的映射；主要软件：二维：AutoCAD ：大家不要小看它,特别有用； 一般的网格生成软件建模都是它这个思路,很少有参数化建 模的；相比之下 AutoCAD 的优点在于精度高,草图处理敏捷；可以这样说,任何一个网格- . word.zl- -生成软件自带的建模工具都是非参数化的,而对于非参数化建模来说,AutoCAD 应当说是最好的,究竟它开展了许多许多年！向可不行以用 AutoCAD 实现；CAXA ：因此,在处理二维复杂流淌问题时,大

15、家最好第一想一使用便利,支持与AutoCAD 之间的直接转换；属于低端CAD 软件；三维：CATIA ：航空航天界 CAD 的老大,法国人的东西,NB,实体建模厉害,曲面建模独步武林；本身可以生成有限元网格,2003 年又发布了支持 ICEM-CFD 的插件 ICEM-CFD CAA V5 ；有了它和 ICEM-CFD ,可以做任何建模与网格划分！该软件的缺点是价格太贵,对运算机要求过高；UG&I-deas ：总觉得 EDS 脑袋进水了,收了I-deas 这么久了,也才发布个几百M 的 UG NX 2.0 ,仍被大家争辩来争辩去说它如何的不好用！其实,软件本身不错, 大公司用得也多,可是就这么

16、打市场,早晚是走下坡路；按 CAD 建模的功能来说它排不上第一,也不能屈居其次,特殊是加上了 IDEAS 更是如虎添翼；现在关键是看市场了；Solidworks：这哥们讲的是有用主义,中端 CAD 软件它肯定是老大,Solidedge功能是不比它差,但是Solidworks 的合作伙伴可能是 SE 的十几倍,接口也比 SE 多许多,要是你,你会选哪个？Autodesk Inventor 也只能算是中端软件,目前说来,我是处于观望态度,看开展再打算；总之, Solidworks 目前的开展如日中天,合作伙伴多如牛毛；用起来极其顺手呵呵,我的手,其它兄弟的我不知道；这里尽力向大家举荐的是ICEM-

17、CFD DCI FOR Solidworks！有了这个东西画个全机网格也就个把天！Pro/E ：不好评判,参数化建模的老祖,目前却也当不了老大；看到它我就觉得不爽,一大把年纪了仍只能混在中小企业；一个月发布一个新版本,我就愣没看出哪里新了,BUG 倒是一个比一个多；界面看起来也觉得别扭一家之言,兄弟们别扔鸡蛋；MDT 、Inventor ：Autodesk 啥都搞,究竟积存了多年资本,有钱就有开展,大家仍是多多支持一下吧；以上按功能排列个人看法；2.网格划分连续空间的离散化；主要软件：- . word.zl- -ICEM-CFD Ansys Inc：最 NB 的 CFD 网格划分软件,主要四个

18、模块：Tetra水平最高、 Hexa用起来便利、Global难得的笛卡尔网格划分软件、AutoHexa算是垃圾,有那么一点点用处；接口贼多,几乎支持全部流行的 CFD 软件！使用便利,一个月可以学会,两个月就可以针对课题努力了；这个软件仍有后处理模块 Visual3,但是目前说来仍没有听过哪个兄弟用过,我也没用过；在我看来,该软件仍有一个特殊的优点就是对 CGNS 格式支持得相当的好,一旦 CGNS 标准化,它就更加如鱼得水了；GridgenPoinwise Inc：你要学习网格理论,用它比较好, 你要和它一起来完成网格,不能靠它自动给你个复杂网格；构造网格划分很好；帮忙文档有些标新立异了,许

19、多术语就是难为大家这些入门级别的,实体不叫实体,它非得说是 Database,何必呢！Gambit Fluent Inc ：好学、好用；就是要拖着一个Exceed当靠山,功能强大；但是占用存比较多,经常会跑死机不是个别的问题；目前最新版本 2.1.6,功能不见多大改善,导入几何仍旧需要手 动修复；CFX-build Ansys Inc：基于 Patran的非构造网格划分软件,会Patran就会它！功能自不用说,Patran 有多猛,搞FEA/CAE的兄弟都知道；CFD-Geom CFDRC Inc ：好学,不过有些概念要认真领悟,最好是对拓扑与网格构造、类型比较熟识；PatranMsc Inc

20、、 Hypermesh Altair Inc ：这两个不说了 FEA 方面的猛将, CFD 也可以借鉴；以上按功能和在 CFD 领域的适用围分类；3；求解器差分方程的求解；主要软件：Fluent：不行压流淌的优秀求解器,可压流淌求解稍差,市场做得好,用的人多；非构造网格求解 器；它不是最好的, 但是是最通用的, 详细仍是要看你的问题；帮忙文档我已经全部翻译了；- . word.zl- -CFX5.x ：相当于 Fluent 的别离求解器,缺点也没什么；CFX4.x ：Ma2 有效；基于非构造网格；没啥好说的,优点找不到,化学反响和多项流构造网格求解器,不明白,大家可以补充；Star-CD：源于英国,日本也搞,我不喜爱有日本人的气味！西交大用得比较多；Phoenics：英国佬的,由于决策上的失误网格处理方面的决策,目前仍在低谷,功能强大,但使 用不便利,前处理太差；CFDRC ：我最喜爱的求解器,功能比前面全部加起来的都多,解决问题极其广泛, 缺点是接口较差,帮忙文档有些做得较为马虎,错别字,错误的公式较多,要看懂它需要肯定的根底；Cosmos Floworks：Solidworks 的一个插件,真是委屈它了,这世道美女都找有钱的主,它找的是 Solidworks,