一文看完Ansys CFX發展史及2021最新功能

CFX是AEA Technology公司為解決工業實際問題開發的CFD商業仿真軟件,這是全球第一個通過ISO9001質量認證的大型商業CFD軟件。1995年CFX收購了旋轉機械領域著名的加拿大公司ASC公司,推出了專業旋轉機械設計與分析軟件CFX-TASCflow,一度占據超過90%以上旋轉機械CFD市場份額。

1995年,CFX成功實現了全隱式多網格耦合算法,該算法以其穩健的收斂性能和優異的運算速度,成為CFD發展的里程碑。CFX采用有限體積法,在保證有限體積法守恒特性的基礎上,吸收了有限元法的數值精確性。CFX在湍流模型上一直是業界領先,最先使用了SST轉捩模型、大渦模擬和分離渦模擬等高級湍流模型。2003年,CFX加入全球最大的CAE仿真軟件Ansys大家庭。CFX用戶得到從結構力學、傳熱學到電磁學在內的多物理場耦合整體解決方案。

Ansys CFX最新功能介紹

Ansys CFX從前處理、求解到后處理提供一系列專門針對旋轉機械的功能更新,以提升仿真精度和計算效率:

1.GEKO湍流模型

最新添加的GEKO湍流模型由Ansys 湍流模型專家Florian Mentor研發,允許用戶根據需要調整控制參數以定制適合自身問題的湍流模型。用戶可對射流系數、近壁面系數、分離系數和混合系數進行調整,以修正不同位置處的流速分布、近壁面邊界層內的剪切應力、換熱系數和氣流分離點的位置,進而對葉片氣動性能產生影響

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GEKO湍流模型修正翼根角區處的過度提前分離預測

2.多工況并行計算和特性線圖創建

用戶可在CFX Pre中通過導入數表的方式直接創建多工況計算案例,并在求解界面中選擇多工況并行計算求解和實時監測。計算完成后可生成單一的計算結果文件并創建不同類型的特性線圖。

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Operating Map特性線創建功能

3.GPU加速瞬態計算結果動畫生成

CFX瞬態葉柵模型(TBR)可對瞬態葉輪機械問題仿真的同時大幅降低計算消耗的資源,在葉片進口畸變、尾跡干擾、葉片顫振等問題得到廣泛應用。新版本目前支持GUP在CFX Post中對TBR模型的計算結果動畫進行加速生成,用戶同時可在動畫播放過程中從不同角度查看動畫效果:

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GPU加速葉片顫振動畫效果生成

4.全新氣冷渦輪葉片仿真處理流程

SCDM可對復雜氣冷渦輪葉片內部冷卻流道進行快速抽取,并與主流計算域進行組合;全新Fluent Meshing多面體網格和六面體核心網格功能可高效、高質量一次性生成葉片固體和流體域的網格,同時CFX支持導入由Fluent Meshing生成的六面體核心網格導入和共軛傳熱仿真分析。

CFX經典的BFC氣膜冷卻模型新增了用戶自定義坐標系用于定義氣膜孔位置,同時用戶可在CFX Pre中對氣膜孔位置進行參數化定義和并行求解計算。

可對流體域、固體域設置不同的時間尺度以加速葉片共軛傳熱收斂。

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5.其他旋轉機械相關更新

在網格前處理、邊界條件和求解設置方面CFX也進行了一系列更新:

  • TurboGrid可生成二次流網格模擬葉頂間隙泄露;配合CFX新增的旋轉參考密度法可極大加速葉頂間隙高壓力/密度區域收斂速度:

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  • CFX新增的無反射邊界條件可防止在瞬態分析時,氣流在進出口邊界位置的反射以提升仿真精度:

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  • CFX Solver更新多級優化加速求解速度,大幅提升多級葉片計算收斂速度:

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相關資料:

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來源:Yao Xiang,Ansys應用工程師

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