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流場分析 在使用NREC軟件設計出葉輪后，就可以使用CFD軟件對設計出的模型級進行三維粘性數值分析，并將數值模擬結果與設計值進行比較。這里使用的商業CFD軟件采用求解時均N－S方程，對旋轉葉輪機械內部定常、非定常，可壓縮、不可壓縮紊流流動進行高精度的數值分析。

這就要求CFD軟件中集成氣熱固耦合模型，綜合各學科之間的相互影響[2]。

而大型商用CFD軟件的出現給風機的數值模擬帶來了極大的便利，使人們對風機內部流場有了更深入地了解。 　　在設計制造流體機械時，一般的過程為設計、樣機性能試驗、制造。

葉輪設計基本有兩種方式:(1)根據設計目標全新設計;(2)對現有葉輪進行設計優化。 全新設計葉輪需要根據設計目標,首先從一維設計軟件中預測基本的幾何參數,再通過三維設計軟件對性能進行優化。全新設計葉輪需要很長的時間周期,而且設計難度較大。在工程開發上多采用第二種方式,即對現有葉輪重新設計并進行優化。

周期性顯示后處理 當完成所有的求解工作后，通過Fluent的后處理功能可以進一步對完整流場進行顯示，如下圖所示，在View中對周期顯示區域進行設置，最終將可視化結果還原為整個葉輪，使結果顯示更加直觀清晰。 如何正確的應用Fluent進行葉輪機械的CFD性能評估，并通過設計優化方法完成葉輪機械流體性能的提高。

基于從收購 NUMECA 和 Pointwise 中獲得的專業知識和技術以及積累的計算軟件專業知識，Fidelity CFD 將所有先進技術結合在一起，助力 CFD 工程師通過簡化的工作流程更好地仿真多物理場的系統性能。 Fidelity CFD 中包含幾個專門用于船舶和葉輪機械應用的流體求解器，以及用于多種流體類型的通用流體求解器。

對于葉輪機械而言，流體性能的好壞至關重要，傳統的葉輪機械設計是以實驗為基礎的設計，設計周期長，同時費用高，而通過應用CFD技術，則可以大大降低設計周期和成本，并能夠準確給出設備的整體流動性能和局部流動細節，預知可能的問題并提前進行優化。

M6機翼繞流具備三維可壓縮流動的典型特征,在機翼上表面會產生“λ”型激波，因此被經常選為CFD軟件的驗證算例。圖5 M6機翼繞流的翼面壓力分布圖 （3）葉輪機械案例 本案例為離心泵案例，旋轉速度為1770 rpm，工作介質為水。

它從根本上改變了 CFD 的游戲規則。” Cadence? Fidelity? CFD 軟件平臺，為多物理場仿真的性能和準確度開創新時代。這是一套全面的計算流體力學（CFD）解決方案，適用于多種工業領域，包括汽車、葉輪機械、船舶、航空航天等。Fidelity CFD 包括幾項主要的技術創新，突破了傳統 CFD 求解器技術的局限。

Pointwise是一款超強的CFD前處理工具，適用于任意復雜模型，在保證最合理的網格布局下能夠快速的生成高質量全六面體結構網格、非結構網格和混合網格以及網格自適應，在航空航天、葉輪機械、水運和水利發電、汽車工業等工業領域擁有廣大的用戶基礎。

CFD 網格必須滿足兩個基本原則： 計算域中沒有空區域 沒有重疊的網格單元 如今，大多數網格剖分工具或包含自動檢查，或提供易于檢測和糾正錯誤的工具。COMSOL Multiphysics? 軟件可以執行自動檢查，防止違反這兩條原則（除非另有規定）。

下載地址：王福軍計算流體動力學分析-CFD軟件原理與應用

2.2 CFD分析計算采用商用軟件Fluent完成 采用商用軟件Fluent進行CFD分析計算：計算采用有限體積法（FVM），計算中速度壓力之間的關系采用SIMPLE算法完成，采用高質量的四面體計算網格，對于N-S方程的求解采用基于壓力的隱式格式。

幾何清理和網格劃分，高效與質量兼得 Yannick Baux 表示，Fidelity CFD 軟件業界領先的幾何清理和幾何導入，支持 CAD、STL 等絕大多數文件格式，同時將 CAD 與葉輪機械拓撲、幾何結構與葉輪機械拓撲結構相關聯，實現 CAD 裝配零件樹狀結構的可視化；所有網格劃分和仿真參數都在拓撲結構上設置，還可以用相同的設置實現設計地快速替換。

等CFD仿真軟件，應用于汽車、船舶、葉輪機械等行業領域。

Xflow流體力學模擬軟件的自動點陣生成和自適應優化功能可以將用戶輸入降至最低，最大程度的減少在一個典型CFD 工作流程中耗費在網格創建和預處理階段的精力和時間。這樣，工程師就能將其絕大部分時間用在設計和優化上，而不是耗時耗力在網格創建過程上。Xflow流體力學模擬軟件提供了獨特的基于粒子法的格子波爾茲曼技術，用于高保真度計算流體力學(CFD) 應用。

04 研究結論 具備可擴展性、同時功能強大的CFD通用仿真軟件，由于在前處理、求解過程和輸入/輸出(I/O)功能上的優化表現，被PRACE項目認證并入選為用于檢驗超算能力的CFD軟件。

Cadence 于 2022 年 4 月發布了新一代高性能、高精度、多物理場仿真軟件平臺 Fidelity CFD（計算流體力學）。 Cadence 于 2021 年收購了計算流體力學軟件公司 NUMECA 以及網格生成軟件 Pointwise 公司。

CFD發展到現在，各大商業軟件競爭激烈，人機交互趨于直觀化、專業化，已經成為通用機械行業設計、優化設備的有力支撐工具。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會；另一方面，我們很少人明白它們各自的優缺點，這點對于仿真一些特殊問題時候選對軟件很關鍵，下面，為大家介紹目前應用較多的CFD軟件，以及它們各自的應用領域、上手體驗：Fluent1.