1、- -運算流體力學(xué) CFD是近代流體力學(xué),數(shù)值數(shù)學(xué)和運算機科學(xué)結(jié)合的產(chǎn)物,是一門具有強大生命力的邊緣科學(xué)；它以電子運算機為工具,應(yīng)用各種離散化的數(shù)學(xué)方法,對流體力學(xué)的各類問題進(jìn)展數(shù)值試驗、運算機模擬和分析討論,以解決各種實際問題；運算流體力學(xué)和相關(guān)的運算傳熱學(xué),運算燃燒學(xué)的原理是用數(shù)值方法求解非線性聯(lián)立的質(zhì)量、 能量、 組分、 動量和自定義的標(biāo)量的微分方程組,求解結(jié)果能預(yù)報流淌、傳熱、傳質(zhì)、燃燒等過程的細(xì)節(jié),并成為過程裝置優(yōu)化和放大定量設(shè)計的有力工具；運算流體力學(xué)的根本特點是數(shù)值模擬和運算機試驗,它從根本物理定理動身,在很大程度上替代了耗資龐大的流體動力學(xué)試驗設(shè)備,在科學(xué)討論和工程技術(shù)中產(chǎn)生龐

2、大的影響；目前比較好的 CFD 軟件有：Fluent、CFX,Phoenics、Star-CD,除了 Fluent 是美國公司的軟件外,其它三個都是英國公司的產(chǎn)品- FLUENT FLUENT 是目前國際上比較流行的商用 CFD 軟件包,在美國的市場占有率為 60%；舉凡跟流體,熱傳遞及化學(xué)反響等有關(guān)的工業(yè)均可使用；它具有豐富的物理模型、先進(jìn)的數(shù)值方法以及強大的前后處理功能, 在航空航天、 汽車設(shè)計、 石油自然氣、 渦輪機設(shè)計等方面都有著廣泛的應(yīng)用；其在石油自然氣工業(yè)上的應(yīng)用包括：燃燒、井下分析、噴射掌握、環(huán)境分析、油氣消散 / 聚積、多相流、管道流淌等等；Fluent 的軟件設(shè)計基于 CFD

3、 軟件群的思想,從用戶需求角度動身,針對各種復(fù)雜流淌的物理現(xiàn)象, FLUENT 軟件采納不同的離散格式和數(shù)值方法,以期在特定的領(lǐng)域使運算速度、穩(wěn)固性和精度等方面到達(dá)最正確組合,從而高效率地解決各個領(lǐng)域的復(fù)雜流淌運算問題；基于上述思想, Fluent 開發(fā)了適用于各個領(lǐng)域的流淌模擬軟件,這些軟件能夠模擬流體流淌、傳熱傳質(zhì)、 化學(xué)反響和其它復(fù)雜的物理現(xiàn)象,軟件之間采納了統(tǒng)一的網(wǎng)格生成技術(shù)及共同的圖形界面, 而各軟件之間的區(qū)分僅在于應(yīng)用的工業(yè)背景不同,因此大大便利了用戶；其各軟件模塊包括：GAMBIT 專用的CFD 前置處理器, FLUENT系列產(chǎn)品皆采納FLUENT 公司自行研發(fā)的 Gambit

4、前處理軟件來建立幾何外形及生成網(wǎng)格,是一具有超強組合建構(gòu)模型才能之前處理器, 然后由 Fluent 進(jìn)展求解； 也可以用 ICEM CFD 進(jìn)展前處理, 由 TecPlot 進(jìn)展后處理；Fluent5.4基于非構(gòu)造化網(wǎng)格的通用CFD 求解器,針對非構(gòu)造性網(wǎng)格模型設(shè)計,是用有限元法求解不行壓縮流及中度可壓縮流流場問題的 CFD 軟件；可應(yīng)用的圍有紊流、熱傳、化學(xué)反響、混合、旋轉(zhuǎn)流rotating flow 及震波 shocks等；在渦輪機及推動系統(tǒng)分析都有相當(dāng)優(yōu)秀的結(jié)果,并且對模型的快速建立及 shocks處的格點調(diào)適都有相當(dāng)好的成效；Fidap基于有限元方法的通用CFD 求解器, 為一特地解決

5、科學(xué)及工程上有關(guān)流體力學(xué)傳質(zhì)及傳熱等問題的分析軟件,是全球第一套使用有限元法于 CFD 領(lǐng)域的軟件,其應(yīng)用的圍有一般流體的流場、 自由外表的問題、 紊流、非牛頓流流場、 熱傳、化學(xué)反響等等；FIDAP本身含有完整的前后處理系統(tǒng)及流場數(shù)值分析系統(tǒng)；對問題整個討論的程序,數(shù)據(jù)輸入與輸出的和諧及應(yīng)用均極有效率；Polyflow針對粘彈性流淌的專用CFD 求解器,用有限元法仿真聚合物加工的CFD軟件,主要應(yīng)用于塑料射出成形機,擠型機和吹瓶機的模具設(shè)計；Mixsim 針對攪拌混合問題的專用CFD 軟件,是一個專業(yè)化的前處理器,可建立攪拌槽及混合槽的幾何模型,不需要一般運算流力軟件的冗長學(xué)習(xí)過程；它的圖形

6、人機接口和- . word.zl- -組件數(shù)據(jù)庫,讓工程師直接設(shè)定或選擇攪拌槽大小、底部外形、折流板之配置,葉輪的型式等等； MixSim 立即自動產(chǎn)生 3 維網(wǎng)絡(luò),并啟動 FLUENT 做后續(xù)的模擬分析；Icepak專用的熱控分析 CFD 軟件,特地仿真電子電機系統(tǒng)部氣流,溫度分布的 CFD分析軟件- CFX CFX 是由英國AEA 公司開發(fā),是一種有用流體工程分析工具,用于模擬流體流淌、傳熱、多相流、化學(xué)反響、燃燒問題；其優(yōu)勢在于處理流淌物理現(xiàn)象簡潔而幾何外形復(fù)雜的問題；適用于直角 /柱面 / 旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系,穩(wěn)態(tài) / 非穩(wěn)態(tài)流淌,瞬態(tài) / 滑移網(wǎng)格,不行壓縮 / 弱可壓縮 / 可壓縮流體,浮

7、力流,多相流,非牛頓流體,化學(xué)反響,燃燒,NOx 生成,輻射,多孔介質(zhì)及混合傳熱過程； CFX 采納有限元法,自動時間步長掌握,SIMPLE 算法,代數(shù)多網(wǎng)格、ICCG 、Line、Stone和 Block Stone 解法；能有效、精確地表達(dá)復(fù)雜幾何外形,任意連接模塊即可構(gòu)造所需的幾何圖形；在每一個模塊,網(wǎng)格的生成可以確保快速、可 擴展和變形, 例如運算氣缸中活塞的運動和自由外表的運動；*地進(jìn)展,這種多塊式網(wǎng)格答應(yīng) 滑動網(wǎng)格功能答應(yīng)網(wǎng)格的各局部可以相對滑動或旋轉(zhuǎn),這種功能可以用于運算牙輪鉆頭與井壁間流體的相互作用；CFX引進(jìn)了各種公認(rèn)的湍流模型；例如：k-e 模型,低雷諾數(shù) k-e 模型,

8、RNG k-e 模型,代數(shù)雷諾應(yīng)力模型,微分雷諾應(yīng)力模型,微分雷諾通量模型等；CFX 的多相流模型可用于分析工業(yè)生產(chǎn)中顯現(xiàn)的各種流淌；包括單體顆粒運動模型,連續(xù)相及分散相的多相流模型和自由外表的流淌模型；CFX-TASCflow 在旋轉(zhuǎn)機械CFD 運算方面具有很強的功能；它可用于不行壓縮流體,亞/ 臨/ 超音速流體的流淌,采納具有壁面函數(shù)的 k-e模型、 2 層模型和 Kato-Launder 模型等湍流模型,傳熱包括對流傳熱、固體導(dǎo)熱、外表對外表輻射,傳熱等；化學(xué)反響模型包括旋渦破裂模型、具有動力學(xué)掌握復(fù)雜正輻射模型,多孔介質(zhì) / 逆反響模型、 Flamelet模型、 NOx 和碳黑生成模型

9、、拉格朗日跟蹤模型、反響顆粒模型和多組分流體模型；CFX-TurboGrid 是一個用于快速生成旋轉(zhuǎn)機械CFD 網(wǎng)格的交互式生成工具,很簡潔用來生成有效的和高質(zhì)量的網(wǎng)格；- PHOENICS Phoenics是英國 CHAM 公司開發(fā)的模擬傳熱、流淌、反響、燃燒過程的通用CFD 軟件,有 30 多年的歷史；網(wǎng)格系統(tǒng)包括：直角、圓柱、曲面包括非正交和運動網(wǎng)格,但在其 VR 環(huán)境不行以、多重網(wǎng)格、精細(xì)網(wǎng)格；可以對三維穩(wěn)態(tài)或非穩(wěn)態(tài)的可壓縮流或不可壓縮流進(jìn)展模擬,包括非牛頓流、多孔介質(zhì)中的流淌,并且可以考慮粘度、密度、溫度變化的影響；在流體模型上面,Phoenics 置了 22 種適合于各種 Re數(shù)場

10、合的湍流模型,包括雷諾應(yīng)力模型、多流體湍流模型和通量模型及 k-e 模型的各種變異,共計 21 個湍流模型, 8 個多相流模型, 10 多個差分格式；Phoenics的 VR虛擬現(xiàn)實彩色圖形界面菜單系統(tǒng)是這幾個CFD 軟件里前處理最便利的一個,可以直接讀入 Pro/E 建立的模型需轉(zhuǎn)換成 STL 格式,是復(fù)雜幾何體的生成更為便利, 在邊界條件的定義方面也極為簡潔,并且網(wǎng)格自動生成,但其缺點那么是網(wǎng)格比較單一粗糙, 針對復(fù)雜曲面或曲率小的地方的網(wǎng)格不能細(xì)分,也即是說不能在 VR 環(huán)境里采納貼體網(wǎng)格；另外 VR 的后處理也不是很好；要進(jìn)展更高級的分析那么要采納命令格式進(jìn)展,但這在易用性上比其它軟件

11、就要差了；另外,Phoenics 自帶了 1000 多個例題與驗證題,附有完整的可讀可改的輸入文件；其中就有CHAM 公司做的一個PDC 鉆頭的流場分析；Phoenics 的開放性很好,供應(yīng)對軟件現(xiàn)有模型進(jìn)展修改、增加新模型的功能和接口,可以用 FORTRAN 語言進(jìn)展二次開發(fā)；-STAR-CD STAR-CD 的創(chuàng)始人之一Gosman 與 Phoenics的創(chuàng)始人 Spalding都是英國倫敦高校同一教研室的教授；- . word.zl- -STAR-Cd 是 Simulation of Turbulent flow in Arbitrary Region的縮寫, CD 是 putation

12、al Dynamics Ltd；是基于有限容積法的通用流體運算軟件,在網(wǎng)格生成方面,采納非構(gòu)造化網(wǎng) 格,單元體可為六面體,四周體,三角形界面的棱柱,金字塔形的錐體以及六種外形的多面體,仍可與 CAD 、CAE 軟件接口,如ANSYS,IDEAS,NASTRAN,PATRAN,ICEMCFD,GRIDGEN 域方面的特殊優(yōu)勢；等,這使 STAR-CD 在適應(yīng)復(fù)雜區(qū)STAR -cd 能處理移動網(wǎng)格,用于多級透平的運算,在差分格式方面,納入了一階UpWIND, 二階 UpWIND,CDS,QUICK, 以及一階 UPWIND 與 CDS 或 QUICK 的混合格式, 在壓力耦合方面采納 SIMPLE

13、 ,PISO 以及稱為 SIMPLO 的算法；在湍流模型方面,有k-e,RNK-ke,ke 兩層等模型,可運算穩(wěn)態(tài),非穩(wěn)態(tài),牛頓,非牛頓流體,多孔介質(zhì),亞音速,超音速,多項流等問題 . STARcd 的強項在于汽車工業(yè),汽車發(fā)動機的流淌和傳熱；CFD 運算流體動力學(xué),因歷史緣由,國始終稱之為運算流體力學(xué)；其構(gòu)造為：提出問題流淌性質(zhì)流、外流；層流、湍流；單相流、多項流；可壓、不行壓 ,流體屬性牛頓流體：液體、單組分氣體、多組分氣體、化學(xué)反響氣體；非牛頓流體分析問題建模N-S 方程連續(xù)性假設(shè),Boltzmann 方程淡薄氣體流淌,各類本構(gòu)方程與封閉模型；解決問題運算格式的構(gòu)造/ 選擇：有限元、有限

14、差分、有限體積、譜方法等；程序的詳細(xì)編寫 / 軟件的選用,后處理的完成；成果說明形成文字,提交報告,賺取應(yīng)得的回報；CFD 實現(xiàn)過程：1.建模物理空間到運算空間的映射；主要軟件：二維：AutoCAD ：大家不要小看它,特別有用； 一般的網(wǎng)格生成軟件建模都是它這個思路,很少有參數(shù)化建 模的；相比之下 AutoCAD 的優(yōu)點在于精度高,草圖處理敏捷；可以這樣說,任何一個網(wǎng)格- . word.zl- -生成軟件自帶的建模工具都是非參數(shù)化的,而對于非參數(shù)化建模來說,AutoCAD 應(yīng)當(dāng)說是最好的,究竟它開展了許多許多年！向可不行以用 AutoCAD 實現(xiàn)；CAXA ：因此,在處理二維復(fù)雜流淌問題時,大

15、家最好第一想一使用便利,支持與AutoCAD 之間的直接轉(zhuǎn)換；屬于低端CAD 軟件；三維：CATIA ：航空航天界 CAD 的老大,法國人的東西,NB,實體建模厲害,曲面建模獨步武林；本身可以生成有限元網(wǎng)格,2003 年又發(fā)布了支持 ICEM-CFD 的插件 ICEM-CFD CAA V5 ；有了它和 ICEM-CFD ,可以做任何建模與網(wǎng)格劃分！該軟件的缺點是價格太貴,對運算機要求過高；UG&I-deas ：總覺得 EDS 腦袋進(jìn)水了,收了I-deas 這么久了,也才發(fā)布個幾百M 的 UG NX 2.0 ,仍被大家爭辯來爭辯去說它如何的不好用！其實,軟件本身不錯, 大公司用得也多,可是就這么

16、打市場,早晚是走下坡路；按 CAD 建模的功能來說它排不上第一,也不能屈居其次,特殊是加上了 IDEAS 更是如虎添翼；現(xiàn)在關(guān)鍵是看市場了；Solidworks：這哥們講的是有用主義,中端 CAD 軟件它肯定是老大,Solidedge功能是不比它差,但是Solidworks 的合作伙伴可能是 SE 的十幾倍,接口也比 SE 多許多,要是你,你會選哪個？Autodesk Inventor 也只能算是中端軟件,目前說來,我是處于觀望態(tài)度,看開展再打算；總之, Solidworks 目前的開展如日中天,合作伙伴多如牛毛；用起來極其順手呵呵,我的手,其它兄弟的我不知道；這里盡力向大家舉薦的是ICEM-

17、CFD DCI FOR Solidworks！有了這個東西畫個全機網(wǎng)格也就個把天！Pro/E ：不好評判,參數(shù)化建模的老祖,目前卻也當(dāng)不了老大；看到它我就覺得不爽,一大把年紀(jì)了仍只能混在中小企業(yè)；一個月發(fā)布一個新版本,我就愣沒看出哪里新了,BUG 倒是一個比一個多；界面看起來也覺得別扭一家之言,兄弟們別扔雞蛋；MDT 、Inventor ：Autodesk 啥都搞,究竟積存了多年資本,有錢就有開展,大家仍是多多支持一下吧；以上按功能排列個人看法；2.網(wǎng)格劃分連續(xù)空間的離散化；主要軟件：- . word.zl- -ICEM-CFD Ansys Inc：最 NB 的 CFD 網(wǎng)格劃分軟件,主要四個

18、模塊：Tetra水平最高、 Hexa用起來便利、Global難得的笛卡爾網(wǎng)格劃分軟件、AutoHexa算是垃圾,有那么一點點用處；接口賊多,幾乎支持全部流行的 CFD 軟件！使用便利,一個月可以學(xué)會,兩個月就可以針對課題努力了；這個軟件仍有后處理模塊 Visual3,但是目前說來仍沒有聽過哪個兄弟用過,我也沒用過；在我看來,該軟件仍有一個特殊的優(yōu)點就是對 CGNS 格式支持得相當(dāng)?shù)暮?一旦 CGNS 標(biāo)準(zhǔn)化,它就更加如魚得水了；GridgenPoinwise Inc：你要學(xué)習(xí)網(wǎng)格理論,用它比較好, 你要和它一起來完成網(wǎng)格,不能靠它自動給你個復(fù)雜網(wǎng)格；構(gòu)造網(wǎng)格劃分很好；幫忙文檔有些標(biāo)新立異了,許

19、多術(shù)語就是難為大家這些入門級別的,實體不叫實體,它非得說是 Database,何必呢！Gambit Fluent Inc ：好學(xué)、好用；就是要拖著一個Exceed當(dāng)靠山,功能強大；但是占用存比較多,經(jīng)常會跑死機不是個別的問題；目前最新版本 2.1.6,功能不見多大改善,導(dǎo)入幾何仍舊需要手 動修復(fù)；CFX-build Ansys Inc：基于 Patran的非構(gòu)造網(wǎng)格劃分軟件,會Patran就會它！功能自不用說,Patran 有多猛,搞FEA/CAE的兄弟都知道；CFD-Geom CFDRC Inc ：好學(xué),不過有些概念要認(rèn)真領(lǐng)悟,最好是對拓?fù)渑c網(wǎng)格構(gòu)造、類型比較熟識；PatranMsc Inc

20、、 Hypermesh Altair Inc ：這兩個不說了 FEA 方面的猛將, CFD 也可以借鑒；以上按功能和在 CFD 領(lǐng)域的適用圍分類；3；求解器差分方程的求解；主要軟件：Fluent：不行壓流淌的優(yōu)秀求解器,可壓流淌求解稍差,市場做得好,用的人多；非構(gòu)造網(wǎng)格求解 器；它不是最好的, 但是是最通用的, 詳細(xì)仍是要看你的問題；幫忙文檔我已經(jīng)全部翻譯了；- . word.zl- -CFX5.x ：相當(dāng)于 Fluent 的別離求解器,缺點也沒什么；CFX4.x ：Ma2 有效；基于非構(gòu)造網(wǎng)格；沒啥好說的,優(yōu)點找不到,化學(xué)反響和多項流構(gòu)造網(wǎng)格求解器,不明白,大家可以補充；Star-CD：源于英國,日本也搞,我不喜愛有日本人的氣味！西交大用得比較多；Phoenics：英國佬的,由于決策上的失誤網(wǎng)格處理方面的決策,目前仍在低谷,功能強大,但使 用不便利,前處理太差；CFDRC ：我最喜愛的求解器,功能比前面全部加起來的都多,解決問題極其廣泛, 缺點是接口較差,幫忙文檔有些做得較為馬虎,錯別字,錯誤的公式較多,要看懂它需要肯定的根底；Cosmos Floworks：Solidworks 的一個插件,真是委屈它了,這世道美女都找有錢的主,它找的是 Solidworks,