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畢竟在收購ICEM CFD之后，ANSYS又接連收購了CFX和Fluent，且又放棄了CFX的前處理工具cfx-build，拋棄了Gambit，那年頭ANSYS Meshing又還沒有完全成長起來，TGrid又是一副丑不拉幾的尊榮難用得要死，ANSYS CFD系列迫切需要一款能打的前處理工具，于是ICEM CFD就被推到了前臺(tái)。

沒有通用的方法可以處理所有情況。設(shè)計(jì)人員需要根據(jù)具體情況決定其系統(tǒng)的策略。許多設(shè)計(jì)過程需要兩種不同的光學(xué)理論/算法來分別處理光束在自由空間和微結(jié)構(gòu)中的傳播，而其他一些過程僅使用純光線追跡來達(dá)到目標(biāo)。由於模擬技術(shù)發(fā)展迅速，因此本文可能沒有涵蓋所有可用方法。如果用戶提供新訊息或有任何要求，請隨時(shí)與我們聯(lián)繫，我們可以相應(yīng)地更新本文。

Pointwise是一款超強(qiáng)的CFD前處理工具，適用于任意復(fù)雜模型，在保證最合理的網(wǎng)格布局下能夠快速的生成高質(zhì)量全六面體結(jié)構(gòu)網(wǎng)格、非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格和混合網(wǎng)格以及網(wǎng)格自適應(yīng)，在航空航天、葉輪機(jī)械、水運(yùn)和水利發(fā)電、汽車工業(yè)等工業(yè)領(lǐng)域擁有廣大的用戶基礎(chǔ)。

關(guān)於SRG的工具，請參見知識(shí)庫文章Simulating diffraction efficiency of surface-relief grating using the RCWA method。耦合波理論我們來回顧一下耦合波理論，它主要用於體積全像光柵模型。考慮一個(gè)簡單的情況，即一個(gè)法向量n的全像平面被兩個(gè)波長相同的平面波照射，沿波向量k1和k2的方向傳播。

如今的CFD網(wǎng)格工具越來越多，網(wǎng)格劃分方式的選擇也越來越多樣，每一個(gè)軟件都有不同的特點(diǎn)。如今，CFD仿真軟件種類繁多，解決的問題也在向更復(fù)雜的場景發(fā)展，如不可壓流場、湍流、轉(zhuǎn)捩、旋轉(zhuǎn)機(jī)械、多相流等等。本周討論話題：你用過哪些CFD網(wǎng)格工具？他們有哪些優(yōu)缺點(diǎn)？你認(rèn)為未來的CFD前處理趨勢是什么？

02 Cadence Fidelity CFD前處理 Cadence Fidelity還有一個(gè)神級(jí)應(yīng)用，就是其CFD前處理，處理CFD前處理速度極快，并且生成的CFD網(wǎng)格質(zhì)量非常高。有一位汽車行業(yè)的CFD技術(shù)專家曾感嘆，其幾年前在做本田技研項(xiàng)目的時(shí)候，發(fā)現(xiàn)本田日本總部一款整車CFD前處理所需要的時(shí)間僅為1.5天，且通過報(bào)告查閱發(fā)現(xiàn)，其網(wǎng)格質(zhì)量非常高、計(jì)算精度也很高。

基于仿真結(jié)果，定位前臉氣流分離、車尾渦過大、輪輞氣流干擾等問題，工程師直接在Inspire Studio中快速修改造型（調(diào)整前臉轉(zhuǎn)角、溜背角度、輪輞造型，增加底護(hù)板和擾流板），無需等待造型部門更新數(shù)據(jù)，20分鐘內(nèi)即可完成一輪改型并重新提交仿真。

值得一提的是，以小汽油機(jī)為動(dòng)力的器械，往往在仿真中涉及到結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格的混合，F(xiàn)idelity CFD 可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)系統(tǒng)匹配，完成快速生成。 上述新工具對(duì)傳統(tǒng) CFD 前處理工作帶來了重大革新，一直以來幾何處理和網(wǎng)格劃分等自動(dòng)化程度非常有限，占據(jù)了 CFD 工程師約 80% 的工作時(shí)間，F(xiàn)idelity CFD 可以極大提高前處理效率。

該觀察結(jié)果可以使用生物模擬工具增強(qiáng)骨轉(zhuǎn)移的解決方案。用于 CFD 預(yù)測和生物模擬的 Cadence 產(chǎn)品計(jì)算流體動(dòng)力學(xué) (CFD) 是多物理場系統(tǒng)分析的一個(gè)方面，它使用數(shù)值模型模擬流體的行為及其熱力學(xué)特性。Cadence 強(qiáng)大的 CFD 套件 – Fidelity CFD可以解決多相流、不可壓縮和可壓縮流、層流、聲學(xué)、粒子跟蹤、燃燒現(xiàn)象、熱交換器、擴(kuò)散、煙霧傳播等問題。

不過 CFD 軟件在實(shí)際運(yùn)用上，一直以來始終存在不少“痛點(diǎn)”，如： 流動(dòng)、傳熱、組分?jǐn)U散等多物理場的前處理、求解、后處理往往需要使用不同軟件廠商的工具自行整合開發(fā)流程，數(shù)據(jù)、模型與工程文件之間的轉(zhuǎn)換銜接費(fèi)時(shí)費(fèi)力； 商業(yè)軟件求解器精度不足，以至于工程師往往需要二次開發(fā)自行編寫； 軟件無法有效調(diào)度利用并行計(jì)算架構(gòu)資源，算力限制下開發(fā)人員往往不得不簡化幾何、

而且，CFD對(duì)前三個(gè)物理的模擬都少不了！他詳細(xì)闡述了 Cadence 最近對(duì) NUMECA、Pointwise、Future Facilities 以及最近的 Cascade Technologies 等 CFD 工具的投資，作為支持系統(tǒng)公司在這種超融合物理領(lǐng)域邁出的一步。

OpenFOAM 是一種優(yōu)秀的計(jì)算流體力學(xué)工具，在學(xué)術(shù)界得到廣泛應(yīng)用。但它也有一些缺點(diǎn)，使其無法在工業(yè)界普及。 譯者注：OpenFOAM 事實(shí)上并不能稱之為 CFD 軟件，它只是一個(gè)開源 CFD 代碼庫。雖然 OpenFOAM 提供了一些預(yù)編譯求解器，但僅僅這些求解器距離完整的 CFD 流程所需的工具鏈還相去甚遠(yuǎn)。

雅馬哈數(shù)碼工程部的島田清先生(圖3)負(fù)責(zé)使用CAE分析工具及CAE工具的培訓(xùn)工作。島田先生于1987年加入該公司，主要負(fù)責(zé)摩托車車身設(shè)計(jì)，有10年的MSC Nastran結(jié)構(gòu)分析經(jīng)驗(yàn)。在2000年，他開始使用Cradle進(jìn)行流體分析，并致力于各種產(chǎn)品的開發(fā)，負(fù)責(zé)引進(jìn)流體分析相關(guān)工具，分析技術(shù)的培訓(xùn)，以及賽車手冊的保養(yǎng)流體分析。 圖3.

為了將scSTREAM和S-CAD相結(jié)合，CFD解決方案組開發(fā)了附加軟件S-Pre，方便了S-CAD和scSTREAM之間的數(shù)據(jù)傳輸。當(dāng)處理建筑設(shè)施的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)時(shí)，S-Pre只傳輸CFD分析所需的數(shù)據(jù)通過Cradle的VBA，S-CAD到STREAM。工程師可以使用S-CAD 窗口中的自定義工具箱輕松指定CFD設(shè)置。 S-Pre的開發(fā)始于五年前Fukada加入公司。

豐田使用 Fidelity CFD 的前處理進(jìn)行高度自動(dòng)化的模型處理工作，將模型準(zhǔn)備時(shí)間和網(wǎng)格生成時(shí)間降低了 90% 以上。同時(shí)他們也采用 Fidelity CFD 進(jìn)行汽車的 HVAC 模擬和空氣動(dòng)力學(xué)仿真。 Fidelity CFD 不僅適用于汽車行業(yè)，也適用于航空航天領(lǐng)域以及船舶水動(dòng)力學(xué)。而船舶水動(dòng)力應(yīng)用中最引人注目的莫過于美洲杯帆船賽，其被用于設(shè)計(jì)了美洲杯的冠軍帆船。

雅馬哈數(shù)碼工程部的島田清先生(圖3)負(fù)責(zé)使用CAE分析工具及CAE工具的培訓(xùn)工作。島田先生于1987年加入該公司，主要負(fù)責(zé)摩托車車身設(shè)計(jì)，有10年的MSC Nastran結(jié)構(gòu)分析經(jīng)驗(yàn)。

CFD發(fā)展到現(xiàn)在，各大商業(yè)軟件競爭激烈，人機(jī)交互趨于直觀化、專業(yè)化，已經(jīng)成為通用機(jī)械行業(yè)設(shè)計(jì)、優(yōu)化設(shè)備的有力支撐工具。但是，CFD仿真軟件多了，容易讓我們迷茫。一方面，我們不可能全部軟件都學(xué)會(huì)；另一方面，我們很少人明白它們各自的優(yōu)缺點(diǎn)，這點(diǎn)對(duì)于仿真一些特殊問題時(shí)候選對(duì)軟件很關(guān)鍵，下面，為大家介紹目前應(yīng)用較多的CFD軟件，以及它們各自的應(yīng)用領(lǐng)域、上手體驗(yàn)：Fluent1.