ANSYS流體分析解決方案（三）

2016-10-23 by:CAE仿真在線來源:互聯(lián)網(wǎng)

后處理

ANSYS CFD-Post

ANSYS CFD-Post軟件可以用于所有 ANSYS流體動(dòng)力學(xué)軟件的通用后處理,滿足顯示和分析流體動(dòng)力學(xué)結(jié)果的所有需要。這些強(qiáng)大功能包括結(jié)果可視化溝通的圖像生成,顯示和計(jì)算數(shù)據(jù)的量化后處理,簡化重復(fù)工作的自動(dòng)化,及批處理運(yùn)行的能力。此外,CFD-Post還內(nèi)置了專業(yè)的旋轉(zhuǎn)機(jī)械后處理模塊,可迅速生成旋轉(zhuǎn)機(jī)械行業(yè)所熟悉的各類數(shù)據(jù)、圖片、動(dòng)畫與報(bào)告。

主要功能

一般后處理功能

?多個(gè)結(jié)果數(shù)據(jù)同時(shí)導(dǎo)入處理

?對(duì)象拖動(dòng)和動(dòng)態(tài)亮度調(diào)節(jié)

?單擊鼠標(biāo)右鍵激活快捷菜單

?記錄操作和回放顯示狀態(tài)

?批量操作

?積分、平均、邏輯操作,使用宏的后處理操作

?Volume Rendering:全區(qū)域的物理量可視化處理

數(shù)據(jù)導(dǎo)入和導(dǎo)出

?ANSYS CFX、ANSYS Fluent、ANSYS Mechanical 等結(jié)果的讀取

?顯示圖像的輸出?三維動(dòng)態(tài)視圖輸出(可嵌入PowerPoint等演示文檔)

?針對(duì)ANSYS Fluent數(shù)據(jù)的特別改進(jìn),提高數(shù)據(jù)插值精度,支持ANSYS Fluent的粒子追蹤

圖形功能

?多窗口瀏覽

?內(nèi)置或用戶定義的顯示

?面、線、點(diǎn)結(jié)果的可視化和輸出

?輪廓、流線、矢量的顯示

?XY圖(沿線的變化,隨時(shí)間的變化等)

?燈光效果、透明度、紋理效果的控制

?二維、三維文本標(biāo)簽和說明

?Stereo Viewer 的對(duì)應(yīng)

動(dòng)畫

?快速動(dòng)畫生成(平面、等值面、時(shí)間步進(jìn)等)

?關(guān)鍵幀動(dòng)畫?MPEG自動(dòng)生成

定量計(jì)算

?交互式數(shù)據(jù)計(jì)算

?加權(quán)平均和積分、力與扭矩的計(jì)算

?用戶可定義上述計(jì)算所需的函數(shù)表達(dá)式

?添加用戶自定義變量

?使用內(nèi)置電子表格創(chuàng)建表格

旋轉(zhuǎn)機(jī)械專用后處理功能

?葉片間、子午面的結(jié)果顯示

?圓周平均

?圓柱坐標(biāo)向量

?旋轉(zhuǎn)機(jī)械專用的性能評(píng)估宏和報(bào)告模板

流固耦合分析

流固耦合(FSI)分析

ANSYS FSI 為設(shè)計(jì)師提供了靈活、便捷、穩(wěn)健的流固耦合分析工具。FSI 的分析需求廣泛存在于航空航天(機(jī)翼顫振)、土木建筑(結(jié)構(gòu)風(fēng)載荷)、生物醫(yī)學(xué)(血管支架)等行業(yè)之中。作為面向 FSI 的數(shù)值分析供應(yīng)商,提供最靈活的高級(jí)流固耦合分析(FSI 分析)工具。使用 FSI 可讓設(shè)計(jì)人員根據(jù)市場的需要,拓展產(chǎn)品性能,并保持產(chǎn)品的質(zhì)量和可靠性。在很多行業(yè)中,FSI 分析變得越來越重要。

ANSYS FSI 基于 ANSYS Mechanical 和 Fluent/CFX 模塊之上,可通過專用的耦合算法實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)和流體分析的耦合。ANSYS 的耦合方案包括了直接耦合與順序耦合。對(duì)于順序耦合,可以根據(jù)需要進(jìn)行單向耦合計(jì)算與雙向耦合計(jì)算。

單向 FSI 分析

在一些工程問題中,流場對(duì)結(jié)構(gòu)有著明顯的影響,電磁場對(duì)于流場有著明顯的影響,但是反過來結(jié)構(gòu)對(duì)流場、流場對(duì)電磁場的影響卻很小。對(duì)于此類問題,只需要單向地將前一物理場的結(jié)果傳遞到后一物理場,并將其作為邊界條件,由后一求解器進(jìn)行分析即可。這類耦合分析就是單向耦合計(jì)算。ANSYS Mechanical 與 ANSYS FLUENT、 ANSYS CFX、ANSYS Icepak 均可進(jìn)行單向 FSI 分析。其中,單向 FSI 分析中最常見的應(yīng)用就是熱應(yīng)力問題。ANSYS Workbech 環(huán)境提供給上述軟件穩(wěn)定、通用的數(shù)據(jù)交換接口,使得單向 FSI 的分析變得非常的簡單。

雙向 FSI 分析

在另一些工程問題中,流場與結(jié)構(gòu)的相互作用非常明顯,流場明顯地影響了結(jié)構(gòu)的變形,結(jié)構(gòu)的變形也明顯地改變了流場的特性。這時(shí),設(shè)計(jì)師將需要雙向 FSI 來幫助他分析此類問題。例如,航空航天中的機(jī)翼顫振、汽車發(fā)動(dòng)機(jī)蓋的振動(dòng)、風(fēng)載荷作用下的建筑物的振動(dòng)、生物醫(yī)學(xué)中血管的膨脹和收縮與其中的血液流動(dòng)。此類問題要求必須在同一時(shí)間內(nèi)ANSYS Mechanical 與 ANSYS Fluent/CFX 進(jìn)行雙向的負(fù)荷傳遞,并在兩個(gè)求解器內(nèi)同時(shí)計(jì)算。

ANSYS Mechanical 與 ANSYS Fluent/CFX 雙向耦合的獨(dú)特之處就在于耦合過程中的數(shù)據(jù)交互是內(nèi)部自動(dòng)建立的,無需第三方的耦合軟件。ANSYS 提供了真正的雙向流固耦合求解技術(shù),可針對(duì)運(yùn)動(dòng) / 變形幾何進(jìn)行穩(wěn)態(tài)、瞬態(tài)分析。

ANSYS Workbench 環(huán)境下的 FSI 分析

ANSYS Workbehcn 環(huán)境提供了單向FSI和雙向FSI耦合分析所需要的強(qiáng)大功能,包括自動(dòng)的數(shù)據(jù)交換以及專業(yè)的后處理。特別的,ANSYS Workbench 還提供了專業(yè)的后處理,可查看穩(wěn)態(tài)/瞬態(tài)FSI分析的結(jié)果,并可同時(shí)瀏覽流場分析與結(jié)構(gòu)分析的結(jié)果,并輸出相應(yīng)的動(dòng)畫。

ANSYS Workbench環(huán)境下的System Coupling提供了配置ANSYS Mechanical與ANSYS Fluent FSI分析所需的功能與參數(shù),可高效完成復(fù)雜的FSI分析。在單向 FSI 分析時(shí),不僅表面信息可以通過ANSYS Workbench傳遞至ANSYS Mechanical中,體積內(nèi)的數(shù)據(jù)也可進(jìn)行傳遞與共享。

分析案例

車身周圍的氣流組織

PCB板熱分析

FluentDyson Air Multiplier 無葉風(fēng)扇

發(fā)動(dòng)機(jī)–機(jī)身干擾阻力分析

顯卡熱流體分析

燃?xì)廨啓C(jī)燃燒器

動(dòng)力電池

帶風(fēng)扇的散熱器冷卻分析解析

IGBT熱分析

螺桿擠出機(jī)模擬

多相燃燒

動(dòng)脈瘤內(nèi)剪切力來分析

動(dòng)脈瘤內(nèi)的血液流動(dòng)

火車動(dòng)力裝置的冷卻風(fēng)扇

核反應(yīng)堆蒸汽發(fā)生器

泳衣的 CFD 分析

選項(xiàng)模塊

ANSYS 高級(jí)網(wǎng)格劃分模塊

ANSYS ICEM CFD 和ANSYS Fluent Meshing(原 TGrid)是ANSYS出品的兩款高端網(wǎng)格生成工具。

ANSYS ICEM CFD

ANSYS ICEM CFD軟件的網(wǎng)格劃分開始于先進(jìn)的CAD/幾何讀取接口和修補(bǔ)工具,使用戶花費(fèi)最少的精力即可快速步入到多樣化的幾何容差網(wǎng)格劃分器和生成高質(zhì)量的體積網(wǎng)格和表面網(wǎng)格。ANSYS ICEM CFD是完整的網(wǎng)格解決方案,包含先進(jìn)的網(wǎng)格診斷、交互和自動(dòng)化網(wǎng)格編輯功能。它生成的網(wǎng)格可輸出到世界流行的所有計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)(CFD)、有限元分析(FEA)求解器、電磁場求解器中。ANSYS致力于提供一個(gè)多樣化的靈活工具,使得用戶可以在一個(gè)現(xiàn)代的完全腳本化的環(huán)境中完成從任意幾何模型輸入到任意求解器輸出。

模型處理時(shí)間縮短

?直接導(dǎo)入主流CAD數(shù)據(jù)

?大量的造型修改、簡化功能

?強(qiáng)大的中面抽取功能

?簡單、強(qiáng)大的模型樹管理

加速網(wǎng)格生成速度,減少前處理時(shí)間

?無論是四面體還是六面體網(wǎng)格生成,都可直接跳過細(xì)微的幾何間隙

?多CPU并行生成網(wǎng)格技術(shù)

?參數(shù)化的六面體網(wǎng)格生成功能

?強(qiáng)大的表面單元生成功能

操作便捷的網(wǎng)格質(zhì)量編輯功能

?豐富的網(wǎng)格質(zhì)量診斷技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)

?可交互式操作的網(wǎng)格質(zhì)量柱狀圖

?顏色標(biāo)識(shí)的網(wǎng)格質(zhì)量與區(qū)域網(wǎng)格質(zhì)量編輯

?自動(dòng)網(wǎng)格粗化和光順簡捷的模型設(shè)定

?載荷、約束、物性、邊界條件設(shè)定

?各種CAE軟件格式文件的導(dǎo)入導(dǎo)出,如ANSYS結(jié)構(gòu)類分析軟件、ANSYS LS-DYNA、Nastran、 ABAQUS 等

求解器支持

?ANSYS CFX、ANSYS Fluent、STAR-CD等100種以上的求解器支持

ANSYS Fluent Meshing

ANSYS Fluent Meshing(原 TGrid) 是專業(yè)的 CFD 網(wǎng)格生成工具,且已完全融入 ANSYS Fluent 的環(huán)境。用戶可以在 ANSYS Fluent 的環(huán)境中可以實(shí)現(xiàn)完整的網(wǎng)格生成、設(shè)置、求解、后處理等 CFD 分析全過程。

ANSYS Fluent Meshing 適用于非常復(fù)雜的幾何模型。它可以在復(fù)雜和非常龐大的表面網(wǎng)格上快速生成非結(jié)構(gòu)化的四面體網(wǎng)格以及六面體核心網(wǎng)格。

Fluent Meshing 提供穩(wěn)健、快速的邊界層網(wǎng)格生成工具,它包含沖突檢測和尖角處理等復(fù)雜情況的自動(dòng)處理功能。Fluent Meshing 最新的表面網(wǎng)格包裹功能,可以在復(fù)雜幾何表面上直接生成高質(zhì)量的、基于尺寸函數(shù)的連續(xù)三角化表面網(wǎng)格。

Fluent Meshing 方便的網(wǎng)格質(zhì)量診斷工具使得對(duì)網(wǎng)格大小和質(zhì)量的檢查非常簡單。它還內(nèi)置手動(dòng)、自動(dòng)兩種網(wǎng)格質(zhì)量編輯功能,可快速對(duì)大模型進(jìn)行網(wǎng)格修復(fù),獲得高質(zhì)量的網(wǎng)格。

Fluent Meshing 的健壯性及自動(dòng)化算法節(jié)省了前處理時(shí)間,提高了使用

ANSYS FLUENT 軟件進(jìn)行計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)分析的效率。

表面網(wǎng)格操作

單獨(dú)/批量對(duì)網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)進(jìn)行刪除、復(fù)制等操作

?檢查和高亮標(biāo)記壞質(zhì)量網(wǎng)格

?基于節(jié)點(diǎn)創(chuàng)建面網(wǎng)格、刪除、移動(dòng)、分割、合并、光順、交換等節(jié)點(diǎn)操作

?邊界分割、周期邊界創(chuàng)建

金字塔網(wǎng)格生成

?通過指定初始高度、層數(shù)、增長率生成三棱柱

?通過布局使變形最小的節(jié)點(diǎn)生成金字塔

三角形和四面體網(wǎng)格生成

?自動(dòng)生成網(wǎng)格

?光順、交換、移動(dòng)節(jié)點(diǎn)、刪除小塊區(qū)域改善網(wǎng)格質(zhì)量

HexCore 混合網(wǎng)格生成

?完全自動(dòng)化生成的由核心正交網(wǎng)格與四面體網(wǎng)格組成的混合不連續(xù)網(wǎng)格

?可以控制核心正交網(wǎng)格的密度

邊界層網(wǎng)格

?多種網(wǎng)格漸進(jìn)模式

?自動(dòng)探測尖角和邊界層沖突,并自動(dòng)處理

?自動(dòng)投影到相鄰邊界

數(shù)據(jù)接口和操作環(huán)境

?內(nèi)置于 ANSYS Fluent

?數(shù)據(jù)直接進(jìn)入 ANSYS Fluent

?易用的 GUI,可編制文本命令流實(shí)現(xiàn)功能自動(dòng)化

?通過日志記錄功能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化

?網(wǎng)格導(dǎo)入/導(dǎo)出

Wrapper技術(shù)

?快速導(dǎo)入多種 CAD 格式文件

?只能簡化復(fù)雜模型,快速生成高質(zhì)量面網(wǎng)格

高性能計(jì)算

ANSYS HPC

高性能計(jì)算(HPC)通過創(chuàng)建大型的、更逼真的的模型為工程仿真增加了大量價(jià)值。高可信度仿真能讓工程團(tuán)隊(duì)滿懷信心地進(jìn)行創(chuàng)新,其產(chǎn)品將會(huì)滿足客戶期望,因?yàn)樗麄儤O其精確的仿真預(yù)測了真實(shí)條件下產(chǎn)品的真實(shí)性能。

HPC 也為更大的仿真能力增加價(jià)值。使用 HPC 資源后,工程團(tuán)隊(duì)不再是僅能分析一個(gè)設(shè)計(jì)方案,而是能分析很多個(gè)設(shè)計(jì)方案。在同時(shí)仿真多個(gè)設(shè)計(jì)方案后,研發(fā)團(tuán)隊(duì)能在設(shè)計(jì)早期階段,確定具有顯著工程改進(jìn)的方案,這比單獨(dú)進(jìn)行物理實(shí)驗(yàn)來得更早,也更有效。

ANSYS HPC 尤其能對(duì)最難的、高可信的模型求解(包括更多幾何細(xì)節(jié)、更大的系統(tǒng)、更復(fù)雜的物理問題)進(jìn)行并行處理。應(yīng)用 ANSYS HPC 理解

詳細(xì)的產(chǎn)品行為,能為公司提供有信心的設(shè)計(jì),幫助產(chǎn)品在市場上取得成功。

此外,ANSYS HPC 的許可權(quán)可以應(yīng)用于 ANSYS 的結(jié)構(gòu)和流體分析產(chǎn)品,這極大地節(jié)約了大型用戶的資金預(yù)算。

并行運(yùn)算特點(diǎn)

ANSYS Fluent 采用先進(jìn)的動(dòng)態(tài)負(fù)載平衡技術(shù)(Dynamic load balancing),使其并行效率提高到同類產(chǎn)品難以企及的水平。另外,ANSYS CFX 引入了針對(duì)最新的多核處理器的優(yōu)化,極大地從最新的處理器架構(gòu)、伴有優(yōu)化通訊的分區(qū)算法、不同處理器間的動(dòng)態(tài)負(fù)載平衡中受益。

I/O 時(shí)間常常是拖累高性能計(jì)算表現(xiàn)的一個(gè)重要負(fù)面因素。ANSYS Fluent、ANSYS CFX優(yōu)化了大規(guī)模計(jì)算文件的 I/O 算法,在分布式集群計(jì)算系統(tǒng)中,獲得了優(yōu)異的 I/O 表現(xiàn)。

運(yùn)行環(huán)境

ANSYS 產(chǎn)品在通用集群環(huán)境(Microsoft® Windows® HPC Server 2008 / Linux)下均有大量的應(yīng)用案例。

面向不同用途的四款 HPC 產(chǎn)品

ANSYS HPC—可使用1個(gè)CPU核。

ANSYS HPC Pack—每個(gè)HPC Pack允許使用8個(gè)CPU核。每增加一個(gè)Pack,最大允許使用的CPU核個(gè)數(shù)是原來的4倍。單個(gè)仿真項(xiàng)目最多允許用到 5個(gè)Pack(2048)核。

ANSYS HPC Workgroup—分為16,32,64,128, 256, 512, 1024, 2048,4096,8192,16834,32768核幾款(允許多個(gè)進(jìn)程分開使用)

ANSYS HPC Enterprise—支持多達(dá)128、256、512、1024、2048節(jié)點(diǎn)的計(jì)算(無論幾個(gè)進(jìn)程均可使用)

ANSYS HPC Parametric Pack—參數(shù)化設(shè)計(jì)時(shí)分布式計(jì)算模塊

使用LES和燃燒模型,網(wǎng)格數(shù)超過9600萬的算例,展示了ANSYS Fluent優(yōu)異的擴(kuò)展性