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1.1 概述
ANSYS CFX是一款高性能計算流體動力學(xué)（CFD）軟件工具，可快速穩(wěn)健地為各種CFD和多物理場應(yīng)用提供可靠準確的解決方案。CFX一直因其先進的準確度、穩(wěn)健性和高速度而被業(yè)界認可，可滿足泵、風(fēng)扇、壓縮機、燃氣渦輪和水力渦輪等旋轉(zhuǎn)機械應(yīng)用的需求。
ANSYS CFX是一款通用的流體動力學(xué)軟件，在過去20年來已經(jīng)被用來解決了廣泛的流動問題。ANSYS CFX的核心是其優(yōu)秀的求解技術(shù)，這是快速、穩(wěn)健地獲得可靠準確結(jié)果的關(guān)鍵?，F(xiàn)代化的、高度并行的求解器是大量物理模型的基礎(chǔ)，這些物理模型能虛擬地捕捉任意和流動相關(guān)的現(xiàn)象。該求解器豐富的物理模型被包裝為一個現(xiàn)代的、直觀的、靈活的用戶界面，并可以用對話文件、腳本和強大的表達式語言進行定制和自動化。
1.2 適用領(lǐng)域
● 輻射傳導(dǎo)熱分析
● 聲學(xué)與噪聲分析
● 燃燒與化學(xué)反應(yīng)分析
● 流固耦合分析
● 相變、多相流分析
● 旋轉(zhuǎn)機械分析
1.3 功能特點
快速靈活的工作流
ANSYS CFX集成在統(tǒng)一的 ANSYS Workbench平臺下，該平臺已經(jīng)成為工業(yè)界廣泛、深入的先進工程仿真技術(shù)組合的基礎(chǔ)。這一易用的平臺提供了CAD雙向參數(shù)連接，強大的幾何和網(wǎng)格工具，自動的項目級更新機制，遍布各處的參數(shù)管理，多場仿真管理，以及集成的優(yōu)化工具。ANSYS CFX提供了CFD仿真先進的生產(chǎn)力，實現(xiàn)仿真驅(qū)動產(chǎn)品設(shè)計。
● 無需繁瑣的返工即可快速地準備流動分析所需設(shè)備/過程的幾何
● 避免了相同數(shù)據(jù)模型的復(fù)制，而是在基本流動之外的物理場間一致性地共享這些數(shù)據(jù)
● 容易定義幾何、網(wǎng)格、物理和后處理的一系列變化
● 通過增加對可變性和設(shè)計敏感度的理解，改進了設(shè)備/過程的質(zhì)量
● 容易設(shè)置并運行多物理場仿真
為多物理場構(gòu)建
對流固耦合（FSI）等多物理場造成的復(fù)雜而又往往違反直覺的相互作用，有著更深入的洞察。ANSYS CFX與ANSYS Workbench完美集成，可提供與ANSYS Mechanical、ANSYS Maxwell及其它仿真技術(shù)的完整雙向交互功能。
信心百倍地求解復(fù)雜模型
ANSYS CFX能求解用于多相流、化學(xué)反應(yīng)和燃燒的復(fù)雜模型。即便是粘性流、湍流、內(nèi)外部流、流致噪聲預(yù)測、帶輻射和不帶輻射熱傳導(dǎo)也可以輕松地建立模型。
借助高性能計算（HPC）加速求解速度
借助HPC，ANSYS CFX可提供運行速度更快的CFD仿真解決方案，讓工程師和設(shè)計人員在設(shè)計周期中能夠更快速地做出更明智的決策。同時ANSYS HPC能在擁有數(shù)以萬計的處理器的系統(tǒng)上提供線性擴展。HPC的意義不僅僅限于內(nèi)核數(shù)量的增加。ANSYS還可對處理器架構(gòu)、模型分區(qū)算法、優(yōu)化通信以及處理器間的負載均衡進行優(yōu)化，能在各種仿真模型上以驚人的速度提供結(jié)果。
湍流模型
絕大多數(shù)的工業(yè)流動為湍流。因此，ANSYS CFX軟件一直致力于提供并開發(fā)先進的湍流模型，用來有效并準確地捕獲湍流。湍流模型對CFD計算影響較大，尤其是復(fù)雜構(gòu)型的阻力評估，存在層流到湍流的轉(zhuǎn)捩，附面層分離、激波誘導(dǎo)附面層分離等復(fù)雜的流動現(xiàn)象，常規(guī)的二方程湍流模型難以勝任各種復(fù)雜流動，CFX擁有包括S-A模型在內(nèi)的15種湍流模型，其中SST模型+低雷諾數(shù)修正可以更準確地模擬中度分離流、低速氣動力，對于層流到湍流的轉(zhuǎn)捩流動，可以采用基于SST的轉(zhuǎn)捩模型。
● 準確有效地捕捉湍流效應(yīng)
● 多種常見的雙方程模型和雷諾應(yīng)力模型
● 提供創(chuàng)新的模型來求解層流到湍流的轉(zhuǎn)捩
● 大量的尺度解析湍流模型
● 嵌入式LES（E-LES）選項
傳熱和輻射
在許多工業(yè)設(shè)備像渦輪葉片、發(fā)動機缸體和燃燒室，以及建筑和結(jié)構(gòu)中，優(yōu)化傳熱都是關(guān)鍵的。在這些應(yīng)用中，其核心是準確地預(yù)測對流傳熱，其中很多情況下，對固體內(nèi)的熱擴散和輻射傳熱也起著重要的作用。
ANSYS CFX軟件具備新型的共軛傳熱（CHT）技術(shù)，把流體動力學(xué)和固體材料的內(nèi)部導(dǎo)熱聯(lián)合起來計算。CHT區(qū)域中固體域的網(wǎng)格可以單獨劃分，然后用通用網(wǎng)格界面（GGI）和任意非一致網(wǎng)格粘接起來。相關(guān)的其它功能包括考慮通過薄擋板的導(dǎo)熱、固體間接觸面的熱阻、固體表面鍍膜的熱阻、以及由于運動引起的CHT固體域的對流換熱。
ANSYS CFX引入了豐富的模型來計算各類流體和固體間的輻射傳熱，包括全透明、半透明或不透明輻射。為了把效率更大化，在輻射場變化小的區(qū)域，輻射網(wǎng)格能自動粗化。它也可以考慮散射的影響。
多相流
完整的模型組合讓ANSYS CFX能捕捉多個相間的相互作用，像氣體和固體，離散顆粒和液滴，以及自由表面。
● 能洞察難以測量的設(shè)備內(nèi)部
● 能捕捉多個相間的相互作用
● 提供了多流體（VOF）模型
● 用歐拉多相流模型分別求解各相的方程組
● 或者用更經(jīng)濟的混合相模型
● 歐拉多相流模型具備豐富的選項來求解質(zhì)量、動量和能量交換
反應(yīng)流
無論是模擬燃氣輪機、汽車發(fā)動機或燃煤鍋爐的燃燒，還是評估建筑物內(nèi)部及周圍和其它結(jié)構(gòu)的火災(zāi)安全，ANSYS CFX都提供了豐富的架構(gòu)來模擬伴隨化學(xué)反應(yīng)和燃燒的流動。在ANSYS CFX中，你可以用非預(yù)混、局部預(yù)混或預(yù)混燃燒模型來準確預(yù)測如火焰速度、位置、火焰后溫度等參數(shù)。
● 提供了豐富的架構(gòu)模擬伴隨化學(xué)反應(yīng)和燃燒的流動
● 提供了諸如渦耗散概念、PDF輸運及剛性有限速率反應(yīng)等新模型
● 包括渦破碎和有限速率等成熟的模型
● 擴展連貫小火焰模型（ECFM）適合像內(nèi)燃機這類特殊的應(yīng)用
● 反應(yīng)流模型能處理大量的氣體、煤和液體燃料燃燒模擬
● 預(yù)測SOx生成、NOx生成和分解的特殊模型
● 反應(yīng)流模型能和真實氣體模型、LES、DES湍流模型聯(lián)合使用
旋轉(zhuǎn)機械
● 具有準確、穩(wěn)健和有效的模型和架構(gòu)，用來模擬所有類型的水泵、風(fēng)扇、壓縮機、燃氣渦輪和水輪機
● 對于旋轉(zhuǎn)機械設(shè)計和分析提供了多個產(chǎn)品
● 有專用的前后處理工具
● 瞬態(tài)的轉(zhuǎn)子—靜子功能以更大精度解析了部件間的瞬態(tài)相互影響
● 更簡單的Stage級間模型的求解比全瞬態(tài)轉(zhuǎn)子—靜子模型更快速
● 要準確捕捉動靜部件間的瞬態(tài)相互作用，有不同的選項
● 具有凍結(jié)轉(zhuǎn)子模型
流固耦合
借助于ANSYS在多物理場方面深厚的技術(shù)基礎(chǔ)，以及CFX在流體力學(xué)分析方面的優(yōu)勢，ANSYS Mechanical＋CFX強強聯(lián)合推出了目前優(yōu)秀的流固耦合（FSI）技術(shù)。
● 可以模擬固體運動對流動的影響
● 可以很容易設(shè)置流固耦合（FSI）仿真
● 允許很大的邊界位移
● 按需自動重新劃分網(wǎng)格的選項
侵入固體方法
浸入固體方法是ANSYS CFX中一種附加的FSI功能，由于該方法避免了網(wǎng)格變形和重新劃分，因此能模擬固體在流體域內(nèi)無限制的運動。當(dāng)浸入的固體在流體域內(nèi)運動時，重疊區(qū)域的流場解會通過施加適當(dāng)?shù)脑错椷M行調(diào)整，以反映固體的存在。固體的運動可以由用戶靈活定義，或者由ANSYS CFX的剛體求解器獲得。
ANSYS CFX中完全集成了隱式6自由度剛體求解器，在給定剛體的質(zhì)量和轉(zhuǎn)動慣量后，施加在剛體上的力和力矩的計算結(jié)果能讓邊界、域、子域?qū)崿F(xiàn)運動。其應(yīng)用包括油箱從飛機分離、船體在波浪影響下的運動等。
CFX增強功能和產(chǎn)品選項
● 幾何結(jié)構(gòu)特征清除和編輯
● 六西格瑪分析和設(shè)計探索
● 網(wǎng)格剖分
● 旋轉(zhuǎn)機械專用的附加模塊
● 快速2-D通流分析
● 快速3-D葉片設(shè)計工具
● 渦輪專用的網(wǎng)格剖分工具
