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——流体动力学解析技术的开辟者
产品重点字
精准的数值方法
迅速稳重的求解技术
丰富的物理模型
旋起色械流动解析的专有特点
先进的网格剖分技术
发展历史
CFX是全世界第一个经过ISO9001质量认证的大型商业CFD软件,是英国AEATechnology公
司为解决其在科技咨询服务中碰到的工业实诘问题而开发,出生在工业应用背景中的
CFX
素来将精准的计算结果、丰富的物理模型、兴盛的用户扩展性作为其发展的基本要求,
并以
其在这些方面的优秀成就,引领着
CFD技术的不停发展。当前,
CFX已经遍布航空航天、旋
起色械、能源、石油化工、机械制造、汽车、生物技术、水办理、火灾安全、冶金、环保等
领域,为其在全世界6000多个用户解决了大量的实诘问题。
回首CFX发展的重要里程,老是陪同着她对革命性的
CFD新技术的研发和应用。
1995
年,CFX收买了旋起色械领域有名的加拿大
ASC公司,推出了专业的旋起色械设计与解析模
块-CFX-Tascflow,CFX-Tascflow素来占有着
90%以上的旋起色械
CFD市场份额。同年,CFX
成功打破了CFD领域的在算法上的又一大技术阻拦,推出了全隐式多网格耦合算法,该算
法以其稳重的收敛性能和优秀的运算速度,
成为CFD技术发展的重要里程碑。CFX素来和许
多工业和大型研究项目保持着宽泛的合作,
这种合作保证了
CFX能够亲密联合工业应用的需
要,同时也使得CFX能够实时加入最初进的物理模型和数值算法。
作为CFX的前办理器,ICEM
CFD优秀的网格技术进一步保证
CFX的模拟结果精准而靠谱。
2003年,CFX加入了全世界最大的
CAE仿真软件ANSYS的大家庭中。我们的用户将会获取
包含从固体力学、流体力学、传热学、电学、磁学等在内的多物理场及多场耦合整体解决方案。CFX将永远和我们的用户伙伴一同,用最初进的技术手段,不停揭开我们身旁真切物理世界的奇异面纱。
产品特点
CFX是全世界第一个在复杂几何、网格、求解这三个CFD传统瓶径问题上均获取重要打破的商业CFD软件。借助于其唯一无二的,有别于其余CFD软件的技术特点,CFX领导着新一代高性能CFD商业软件的整体发展趋向。
精准的数值方法
和大部分CFD软件不同样的是,CFX采纳了鉴于有限元的有限体积法,在保证了有限体积
法的守恒特点的基础上,吸取了有限元法的数值
精准性。
鉴于有限元的有限体积法,对六面体网格单
元采纳24点插值,而纯真的有限体积法仅
采纳6点插值。
鉴于有限元的有限体积法,对四周体网格单
元采纳60点插值,而纯真的有限体积法仅
采纳4点插值。
CFX在湍流模型的应用上,也素来是业界当先的。除了常用的湍流模型外,CFX最初使
用了大涡模拟(LES)和分别涡模拟(DES)等高级湍流模型。
迅速稳重的求解技术
CFX是全世界第一个发展和使用全隐式多网格耦合求解技术的商业化软件,这种革命性的求解
技术战胜了传统算法需要“假定压力项-求解-修正压力项”的频频迭代过程,而同时求解
动量方程和连续性方程,加上其采纳的多网格技术,CFX的计算速度和牢固性较传统方法提
高了1~2个数目级,更重要的是,CFX的求解器获取了对并行计算最有益的几乎线形的“计算时间-网格数目”求解性能,这使工程技术人员第一次敢于计算大型工程的真切流动问题。
CFX突出的并行功能还表现在它能够网络上UNIX、LINUX、WINDOWS平台之间任意并行。
丰富的物理模型
CFX的物理模型是成立在世界最大的科技工程公司AEATechnology50余年科技工程实践经
验基础之上,经过近30年的发展,CFX拥有包含流体流动、传热、辐射、多相流、化学反响、焚烧等问题的丰富的通用物理模型;还拥有诸如气蚀、凝结、沸腾、多孔介质、相间传
质、非牛顿流、喷雾干燥、动静干预、真切气
体等大量复杂现象的适用模型。
其他,CFX为用户供给了从方便易用的表达式
语言(CEL)到功能兴盛的用户子程序的一系
列不同样层次的用户接口程序,同意用户加入自
己的特别物理模型。
旋起色械一体化解决方案
在旋起色械领域,CFX向用户供给从设计到
CFD解析的一体化解决方案。供给了三个旋起色械设计解析的专用工具:BladeGen、TurboGrid、TASCFlow。
BladeGen是交互式涡轮机械叶片设计工具。用户经过改正元件库参数
或完好依赖BladeGen中的工具设计各样旋转和静止叶片元件及新式
叶片,对各样轴向流和径向流叶型,从CAD设计到CFD解析在数分钟
即可达成。
TurboGrid为叶栅通道网格生成工具。她采纳了创新性的网格模板技
术,联合参数化能力,工程师不单能够既快捷又简单地为绝大部分叶片种类生成高质量叶栅通道网格。所需用户供给的但是叶片数目、叶片及轮毂和外罩的外形数据文件。
TASCflow是全世界公认最好的旋起色械工程CFD软件,因为特为旋起色械裁制的完好软件系统,以及在旋起色械行业十多年的专业经验,TASCflow被旋起色械领域90%以上的公司作为主要的气动/水动力学解析和设计工具,此中包含GE,Pratt&Whitney,RollsRoyce,WestingHouse,ABB,Siemens,CE,VoithHycho等公司界巨擎。
更多内容请关注资料:《CFX-TASCflow--旋起色械一体化解决方案》
求解功能
整体功能
二维或三维流动
旋转坐标系
多重参照坐标系
定常或非定常流动
不行压或可压流动
浮力驱动流
非牛顿流
Bingham
Bird-Carreau
Cross
Herschel-Bulkley
PowerLaw模型
UserFortran
湍流
-k模型
-低雷诺数k模型
低雷诺数Wilcox模型
-低雷诺数Menter修正k-模型
-RNGk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
SST(ShearStressTransport)模型
大涡模型
化学反响动力学
多孔介质
多组分流体
多相流专题

多相流解析
焚烧解析
自由表面
传热
粘性加热
对流
传导
辐射传热
MonteCarlo法
DiscreteTransfer法
P1法
Surface-to-Surface法
Gibbs法。
流固耦合传热数值方法
鉴于有限元的有限体积方法
有限体积法
全隐式的耦合算法
SIMPLE和PISO耦合算法
线性的或二阶时间差分混淆差分
迎风格式
高阶迎风格式
QUICK格式
CONDIF格式
TVD/MUSCL格式
CCCT格式
并行计算
欧拉多相流最为一般的欧拉多相流,可包含任意组合、任意数目的固、液、气物质,
允很多种不同样种类、多种尺寸的颗粒、液滴平和泡存在,并且每一相都可由多种组分组成,如空气中的水蒸气,水中的示踪剂。数学上的每一相(不同样尺寸范围的颗粒被CFX视为数学上不同样的相)有独自的速度、温度和密度场并经过输运方程求解场参数,方程之间用相间质量传输、动量传输和热量传输进行耦合。
全部流动范围的阻力关系式:粘性流,牛顿流,不规则气泡流,冠状流气泡流的废弛阻力因子
虚构质量力
壁面润滑力和提高力
局部低温冷却的沸腾模型
颗粒动力学理论模型
湍流耗散和由气泡引起的湍流
相间传质模型计算连续相与失散相之间
的组分传达过程,鉴于双膜理论。鼓泡塔内的气液两相流动
均相流自由表面模型
如液面晃动,液体注入,油水混淆等问题。采纳表面张力模型后
能够计算诸如微尺度流体力学,
微重力
和毛细现象这样的问题。因为可采纳高
阶MUSCL差分格式和一种表面锐化算
法,该模型在液面处的收敛性特别好。
油水分别罐内的自由液面
挪动网格自由表面模型
按单相流计算自
由液面,网格经过挪动和变形捕获液面形状。
该模型可有效减少量值耗散,在给定
的网格数现在可获取更为锐化的液面形
状。
拉格朗日多相流
CFX用拉格朗日方法追踪多
个颗粒或液滴在流动地区的运动,并考虑
颗粒与连续相之间的质量、动量和热量传
输,同意连续相的比热随温度变化并且允
许连续相为非牛顿流体。该模型亦可追踪
无质量颗粒的轨迹。
CFX分别为油滴焚烧,
煤粉焚烧和喷雾干燥发展了专用的颗粒输
运模型,在进行辐射计算时可实现颗粒
/辐
射的双向耦合。
两相喷雾塔内的流动
气泡流
CFX最新的气泡流模型采纳了新的阻
力关系式,进而能够考虑粘性、
Newtonian、气泡变形和球状冠的影响。该模型还
考虑了高浓度、虚质量、壁面力、升力、湍流耗散平和泡致使的湍动的影响。该模
型将特别合适于多相混淆器和
gas-lift
反响器。
MUSIG(MultipleSizeGroup)模型
该模型是欧共体
ADMIRE项目的研究成就。关于一定
认识气泡直径散布的问题,MUSIG供给了特别
独到并且有效的方法。该模型采纳近似人口平
衡的方法,同时考虑气泡的破裂和交融现象,
进而计算各样粒径气泡的散布规律。
沸腾用最新的过冷沸腾模型,用户可计算很多有
沸腾现象的流动问题,从电厂的蒸汽发生器到
低温物理和制冷等等。该模型除考虑了bulk
condensation外,还将heatpartitionatwalls考
虑进convective,quenchingandevaporative
components。
流化床CFX可计算流化床中的非定常,二维或三
维多相流问题。该模型不单考虑了床层动力
学,多种大小密度的颗粒,传热,损害和煤粉
的挥发,并且考虑了当颗粒达到最大聚积率时
的阻力和颗粒间额外作使劲的变化。在最新的旋风分别器的分别过程
版本中,CFX包含了鉴于颗粒动力学理论的最初进和皮实的流化床模型。
particle-laden流CFX专为partical-laden流发展了一个代数滑移模型。在partical-laden
流中,细小颗粒或气泡很快即达到其平衡速度。该模型可包含任意数目的颗粒或气
泡种类,并考虑了不同样种类颗粒或气泡的体积分数对滑移速度的影响,它比采纳一
般的连续

/失散多相流模型办理这种问题更有效。
凝结模型

主要用于模拟连续浇铸过程。

模型中考虑了潜热的瞬态变化,

凝结区的流动
阻力,相变过程中的湍流率减。
焚烧专题
CFX的基本焚烧模型有混淆焚烧模型,多步旋涡破裂模型,多步Arrhenius反响动力学
焚烧模型,FlameSheet模型,和FlameFront模型。混淆焚烧模型用于控制焚烧,它假
设燃料和氧化剂不行能同时存在,
并用概率密度函数考虑湍流的影响,
多用于扩散焚烧
如炉内焚烧。旋涡破裂模型则用于非控制焚烧,在输运方程受骗算
Arrhenius焚烧反响
速率,可用于扩散焚烧、预混焚烧和着火。
其他,CFX还包含专业焚烧模型:
气态燃料焚烧
气态燃料能够是甲烷、乙烷、
丙烷、丁烷、一氧化碳、二氧化碳、氮
气的任意混淆物,用户也可经过指定燃
猜中C、H、O元素的组分定义自己的燃
料。关于中间产物或中间反响重要的燃
烧过程,CFX还可在焚烧模型中引入化学
反响体系。
航空发动机内的焚烧
油焚烧
CFX的油焚烧模型用拉格朗日颗粒
追踪方法来模拟油滴的发射和汽化,用混淆焚烧或旋涡破裂模型模拟油蒸汽的燃
烧。可宽泛地用于工业燃油焚烧过程的模拟。
煤焚烧
CFX的煤焚烧模型用拉格朗日颗粒追踪方法来
模拟煤粉的运动和挥发以及煤粉挥发后炭粉的氧
化过程,用混淆焚烧或旋涡破裂模型模拟气态挥发
物的焚烧。可宽泛地用于工业煤粉焚烧过程的模
拟。用户能够经过最后的煤解析结果直接指定煤的
特点,也能够在命令文件中指定挥发份的特点。

料能够是任意C,H,O组分比率平和体混淆物。
多种燃料混淆焚烧及多氧化流焚烧
CFX可用于气、固
混淆焚烧如煤粉与任意气态燃料的混淆焚烧,气、
液混淆焚烧如燃油与任意气态燃料的混淆焚烧,

氧化剂流焚烧如空气流与纯氧流分别通入的焚烧,
多气态燃料流焚烧如纯化的废气与天然气的混淆
电站煤粉锅炉炉内焚烧模拟
焚烧。这使工程师能获取混淆燃料焚烧中有关不同样
燃料、不同样氧化剂的相对焚烧速率等这样的信息,
进而帮助工程师决定怎样提高燃
烧效率和怎样降低燃料花费。
NOX生成CFX中的NOX模型包含热力、燃
料、prompt、和NOreburn机理,这使
CFX的NOX模型能够正确展望任何焚烧
过程的NOX生成量,为考虑焚烧炉环
境影响的工程师带来了极大的方便。
烟生成
焚烧过程的烟生成对焚烧中的辐
射和环境均有极大影响,CFX4的烟生
成模型能够正确展望任何焚烧过程中
的烟生成及其发展。
爆炸、爆燃和着火
CFX的焚烧模型能够有
气化反响器的计算
效模拟关闭,半关闭或敞开空间的爆
炸、爆燃和着火过程。物理模型包含了点火、湍流加快、熄火和“
RayleighTaylor”
不牢固性等这些现象。
CFX已被成功用于建筑火灾和爆炸,海上石油平台起火,池
火,粉尘爆炸,火灾烟运动等这些问题。
化学反响的耦合求解器
CFX包含特意针对
化学反响的耦合求解器,同时解出全部
反响物的浓度和温度,当反响时间尺度
比当地流动时间尺度小时能够保证求解
的牢固性,关于系统存在很宽时间尺度
的“数值刚性”问题,如焚烧和反响流
动,这点尤其重要。
通用反响动力学
/湍流混淆模型
用于模拟
动力学控制的多级可逆反响。
煤油的非平衡化学反响
独具特点的前办理
CFX的前办理模块ICEMCFD是一个高度智能化的、为专业CFD解析软件供给高质量网
格的软件,她的两大特点是:先进的网格剖分技术和一劳久逸的CAD模型办理工具
先进的网格剖分技术
在CFD计算中,网格技术是影响求解精度和速
度的重要要素之一。CFX的前办理模块ICEMCFD
向用户供给业界当先的高质量网格技术,其兴盛
的网格区分功能可知足CFD对网格区分的严格要
求:界限层网格自动加密|、流场变化强烈地区网
格局部加密、网格自适应用于激波捕获、分别流模拟、高质量的全六面体网格提高计算速度
和精度、特别复杂空间的四、六面体混淆网格等。
独到的采纳照射技术的六面体网格区分
功能—经过雕塑方法在拓扑空间进行网
格区分,自动照射到物理空间,可在任
意形状的模型中区分出六面体网格;
照射技术自动修理几何表面的裂痕或
洞,进而生成圆滑的贴体网格;
采纳O-形(内、外O-形)网格生成技术
来生成六面体的界限层单元;
网格质量检查功能能够检查、表记质量差的单元。独到的网格“圆滑”功能,可用来对已有的网格进行平均化办理,进而大大提
高了网格质量;
区分获取的网格是可编写的,如变换单元类
型:棱柱→四周体、全部网格→四周体、二
次单元→线性单元等;
ICEMCFD的操作过程能够形成“命令流”,当
几何模型尺寸改变时,只要运转Replay便可
以很简单地从头区分网格;
CFX的通用网格界面(GGI)功能,同意用户
将不同样种类的网格块粘接,大大降低了复杂模型的网格区分难度,并为拥有多重参照
坐标系的问题供给了最有效的解决方案。
网格优化与自适应:独到的自适应网格自动区分模块。可依据迭代求解计算状态,对
非构造化四周体网格或四周体与棱柱体网格的混淆网格进行网格自适应调整,随时优
化网格,这样,既方便了网格区分,又提高了
计算精度。在有限元解析方法中,用于激波的
捕获和分别流地点确实定。下列图为B747全机在
马赫数时的计算结果,从图中可见,经过
9次
网格自适应迭代,在机翼表面激波周边网格自
动加密,而其余地区网格变粗。
ICEMCFD供给的网格生成工具
-ICEMHexa六面体
-ICEMTetra四周体
-ICEMPrism棱柱体(界限层网格)
-ICEMHybrid四、六面体混淆
-ICEMAutohexa自动六面体
-ICEMGlobal自动笛卡尔网格生成器
-ICEMQuad表面网格
一劳久逸的CAD模型办理工具
ICEMCFD除了供给自己的实体建模工具以外,她的网格生成工具也可集成在

CAD环境
中。用户可在自己的

CAD系统中进行

ICEMCFD的网格区分设置,如在

CAD中选择面、线并
分派网格大小属性等等,这些数据可积蓄在

CAD

的原始数据库中,用户在对几何模型进行
改正时也不会扔掉有关的ICEMCFD设定信息。其他,CAD软件中的参数化几何造型工具可
与ICEMCFD中的网格生成及网格优化等模块直接联接,大大缩短了几何模型变化今后网格
的重生成时间。ICEMCFD的理念是:“一劳久逸。”该接口适用于SolidWorks、CATIA、Pro/E、
Ideas、Unigraphics等CAD系统。
ICEMCFD的几何模型工具的另一特点是其方便的模型清理功能。CAD软件生成的模型
平时包含全部细节,甚至还有粗拙的建模过程形成的不完好曲面(俗称“烂模型”)等。这
些特点对网格剖分形成巨大挑战,甚至致使分网失败。ICEMCFD供给的清理工具能够轻易
办理这些问题。
应用实例
航空航天领域
上图为CFX模拟美国F22战斗机的结果,计算状态为马赫数Ma=,攻角=5。图中显示的是对称面上的马赫数散布。计算共采纳了
260万个网格单元。因为CFX拥有兴盛的并行功能,软件自动将网格分为若干部分,分派到网络上的各个办理器计算,这使得大规
模CFD问题的计算能够在短时间内获取结果。CFX模拟的升力、阻力及力矩系数都与实验值吻合的很好。
上图是某飞机多段翼四周的压力散布,CFX的最新网格技术包含:依据曲面曲率的大小自动加密网格;在附面层周边生成很薄的附面层网格;自适应网格能更有效得捕获到激波。

这是CFX对美国J-31型涡轮喷气发动机的整机模拟。包含进气道、压缩机、焚烧室、尾喷管四个部分。独自取出这四个部分中的任
何一个,都是一个很复杂的CFD问题。而CFX同时将这四个部分合起来进行模拟,在
CFD应用领域尚属初次。计算中采纳了CFX
的动-静界面干预模型和FlameFront焚烧模型。J-31型涡轮喷气发动机的研究人员认为,CFX是一个功能兴盛、模型丰富、稳重靠谱的CFD软件。
汽车领域
上图是CFX为日本汽车工业协会JAA(JapanAutomobileAssociation)模拟的某汽车外流场,图中显示了对称面、地面和车身表面的压力散布。1997年在东京召开的JAACFD会议上,CFX现场演示了此计算结果,在日本汽车界引起了惊动,并引起了汽车工业采纳
CFD技术进行新车研发的热潮。JAA人员认为,采纳CFD模拟,能够有效地减少风洞实验次数、节俭经费、加快新车的研发过程。
CFX模拟的F1方程式赛车的外流场,图中显
示的是对称面和地面的压力散布。用ICEM
生成的混淆网格,共200万个单元。ICEM
兴盛的网格功能大大缩短了先期建模的时