iconANSYS Mechanical 结构力学分析工具包icon

当今,产品研发及工程设计的技术复杂度日益增加,产品设计质量及可靠性也面临愈加严峻的挑战。为了充分应对这些挑战,CAE(计算机辅助工程)已经在全球各行业中广泛应用,成为企业研发活动中不可或缺的一环。ANSYS 是全球 CAE 仿真市场中规模最大的软件公司,以多物理场仿真技术和丰富的 CAE 产品著称。ANSYS 在全球各行业用户中广受欢迎和认可,世界财富 100 强企业中 90% 以上使用了 ANSYS 产品,全球用户超过一万家。ANSYS Mechanical 作为 ANSYS 的核心产品之一,是功能强大、模块丰富的结构力学分析工具包。ANSYS Mechanical 提供了全面的结构强度、振动、疲劳、热学、压电、声学、优化等功能,并提供部分行业的专用模块,满足各行业的结构分析及设计优化需求。此外,它还与 ANSYS 的 Fluent、CFD、Icepak、Maxwell3D 等流体和电磁产品一起,共同组成了当今最为强大的综合仿真体系及多物理场耦合解决方案。

 

icon产品目录说明icon

本产品目录重点描述了 ANSYS Fluent、ANSYS CFX、ANSYS Polyow、ANSYS FENSAP-ICE、ANSYS Forte、ANSYS CFD-Post 等ANSYS 流体动力学类产品及其相关功能。

icon产品组成icon
iconANSYs Workbench协同仿真环境icon

ANSYS解决方案的最大价值之一.就是各学科各专业的仿真应用不再是分散孤立的软件.而是一个集成的协同仿真环境ANSYS Workbench。在ANSYS Workbench 2.0架构中.集成了ANSYS及合作伙伴的等数十个应用模块,包括结构、传热、电磁、流体、系统仿真等。同时,ANSYS Workbench 2.0也集成了新一代的多学科前后处理工具,包括参数驱动CAD接口、几何建模和网格划分、设计优化和数据管理等。利用ANSYS Workbench环境.各专业的设计人员和管理者们.可以在统的仿真平台中高效协作、并且极大提升了仿真应用的易用性。从建模、分网,计算到结果优化,都提供了统一的 GUI 界面和操作环境;几何和网格模型、分析结果等数据可以在不同分析工具之间高效传递和耦合分析 ;仿真流程中的各阶段各学科仿真数据可以分类有序的管理和追溯;灵活柔性的可定制化工具,定制企业专用仿真环境及专用程序,工作效率进一步提升。

ANSYS Workbench 可以方便地创建各专业的复杂仿真流程,全新的项目视图概念将整个仿真分析过程清晰展示,并把各项分析工具组件紧密地组合在一起。通过简单的鼠标拖拽操作,即可搭建复杂的多物理场分析流程。ANSYS Workbench 所提供的 CAD-CAE 双向参数驱动、全自动网格划分、全参数化流程和无缝集成的优化工具等,使 ANSYS Workbench 平台在仿真驱动产品设计方面达到了前所未有的高度。更容易理解的仿真流程,通过拖拽的方式方便地实现数据交互,所有仿真流程可以保存并重复使用,各类仿真分析工具组件,已经预置在工具栏中,方便用户调用。

基于 ANSYS Workbench,通过设定尺寸、材料、工况条件等参数,可以实现参数化仿真分析。只需要改变参数的数值,所有分析过程如导入 CAD 模型、网格划分、求解计算等就会自动更新数据,实现参数化分析。这对多种设计方案的快速分析和比对,以及减少分析工程师的重复工作,非常有帮助。

icon几何前处理工具icon

CAE 仿真分析的第一步是建立分析所用的几何模型,仿真分析所需的几何模型与 CAD 三维设计模型有所不同,仿真分析模型既可以使用三维实体反映其详细精确的几何形状,大多数情况下也需要适当的使用梁、壳、对称面等方法进行模型简化,并作特别处理。ANSYS 提供与多种 CAD 软件的数据接口,可以直接使用 CAD 几何模型。另外,通过 ANSYS DesignModeler 或者 ANSYS SpaceClaim Direct Modeler 工具,既可以直接建立几何模型,也可以编辑处理由 CAD 软件导入的几何模型,修改几何模型以符合分析要求。

icon三维 CAD 模型接口icon
ANSYS 每个版本都会更新与各类 CAD 软件的数据接口,确保用户使用 CAD-CAE 接口的适配性。目前支持的 CAD 软件包括 :
Creo Elements/Pro (Pro/ENGINEER),Creo Elements/Direct Modeling,UG NX,SolidEdge,SolidWorks,CATIA,Autodesk AutoCAD,Autodesk InventorTeamcenter,中间格式: IGES, STEP, ACIS , Parasolid、DWG、DXF、STL 等,ECAD 格式(idf, emn)。
另外,通过额外提供的 CAD-CAE 双向参数接口,还可以以“插件”的方式将这些 CAD 软件与 ANSYS Workbench 环境实时连接,实现 CAD-CAE 之间几何模型及设计参数的双向同步更新。
iconANSYS SCDM 直接建模及模型编辑工具icon

ANSYS SpaceClaim Direct Modeler(ANSYS SCDM)建模工具,全中文环境,用最新一代的直接建模技术,提供便捷直观的几何建模和修复功能,适合于 CAE 仿真、3D 打印及增材制造等新领域对几何建模的需求。该工具给 CAE 分析工程师一种全新的几何建模方式,可以对现有的模型进行动态的参数化调整,可以快速建立或者修改3D 几何模型,在产品的设计初期即可进行仿真。此外,该工具非常适合 CAE 分析建模需求,可编辑修复各类格式的 CAD模型、或将中性 CAD 模型重新参数化以完成优化分析。

icon主要功能特点icon

1. 智能化的图标菜单:ANSYS SCDM 没有复杂的菜单结构,这样可以实现最快的操作速度,其主要的几何建模命令只有 4 个 :拉动、移动、填充、组合。2.“拖放式”修改:在变量化技术的支持下,ANSYS SCDM 已经实现了对零件上的常见特征直接以“拖放式”方法进行编辑修改的功能。极大的提高了对复杂模型编辑和简化的效率。3. 动态工具条:在操作过程中,ANSYS SCDM 提供的 Mini toolbar 工具条,可以完成绝大部分工作,鼠标移动极少,智能而方便。4. 动态建模技术:动态建模技术提供了一个具有高度适应性的灵活设计环境,支持具有大量偶然性因素的设计模式,这种灵活性使得ANSYS SCDM 成为了产品概念设计、仿真分析和复杂模型修改的理想工具。5. 几何推论技术:ANSYS SCDM 使用该技术,可以实时的判断和标记出相似的细节特征,例如 :同半径值的孔或共面的曲面,在模型创建和修改时可以批量处理,快捷简便。

iconANSYS DesignModeler 参数化特征建模工具icon

ANSYS DesignModeler 是 ANSYS 的另一款的建模工具,基于特征建模技术,实现全参数化的建模过程,其主要功能有 :几何模型创建、几何模型修改和抽象模型建模。该模块需单独购买。ANSYS DesignModeler 提供的三维特征建模功能包括 :拖拉、延伸、旋转、扫掠、蒙皮、曲面、倒角、倒圆、阵列、布尔运算、焊接、拓扑共享等,可以完成各种复杂结构的几何模型创建。同时,还提供 CAE 分析所特有的建模功能,如板、壳、杆、梁、弹簧、线圈绕组、流体域等建模方法。此外,从 CAD 软件中导入的三维模型,通常包含了全部的细节特征,可能在仿真分析中产生干扰或导致计算困难。ANSYS DesignModeler 能够很好的通过删除特征、实体抽壳、抑制几何体素、将多个零件合并组件等操作进行处理。

iconANSYS 网格划分工具体系icon

网格划分是计算流体动力学(CFD)分析的关键步骤,网格的好坏直接影响到仿真分析的精度和速度。尤其是对于复杂模型,其网格划分环节在整个仿真分析周期中往往占据了大部分的人工处理时间,选择合适的软件工具来对几何模型进行网格划分,对于加快仿真周期、提升工作效率有着十分重要的意义。ANSYS 网格划分工具体系中目前包含有 4 款网格划分软件,分别是 ANSYS Workbench Meshing、ANSYS ICEM CFD、ANSYS Fluent Meshing 和 ANSYS TurboGrid,4 款软件都有各自擅长的网格划分领域,用户可以根据具体的项目需求选择合适的网格划分工具。

iconANSYS Meshing 多学科通用网格划分工具icon

网格的质量会影响分析结果的精度、计算收敛性以及求解速度,并且网格划分所花费的时间和代价较多。因此,网格划分技术越先进、自动化程度越高,整个 CAE 仿真分析的效率和精度就越高。从简单方便的四面体网格,到高精度高质量的复杂六面体网格,ANSYS Meshing 都有完美的解决方案,它提供了一系列高级网格划分技术支持隐式 / 显式结构、流体、电磁、板壳、2D 模型、梁杆模型等多个专业学科。ANSYS Meshing 网格划分工具,整合了 ANSYS 旗下 Mechanical、ICEM CFD、CFX、GAMBIT、TGrid 和 CADOE 等多个软件模块的优秀技术和核心算法。ANSYS Meshing 根据不同的学科需求(结构、流体、电磁、显式等),智能化的预置了网格划分逻辑,可以适应各种复杂模型和各种网格需求,并得到高质量的网格。当 CAD 模型变化后,ANSYS Meshing 会自动更新网格,实现 CAD-CAE 的无缝连接,极大的降低工作复杂度。

iconANSYS ICEM CFD 多学科通用高级网格划分工具icon

ANSYS ICEM CFD 是可以针对流体、结构和电磁场分析的多功能、高质量网格划分工具。它包含丰富的 CAD 接口和强大的几何修补工具,先进的非结构化网格和结构化网格剖分技术,以及完备的求解器输出接口。

缩短模型的准备时间
●丰富的 CAD 接口,直接导入主流 CAD 数据
● CATIA、Unigraphics NX、Creo Parametric、Autodesk Inventor、Solid Edge、SolidWorks、I-DEAS
●大量的造型修改、简化功能
●强大的中面抽取功能
●简洁的模型树管理
快速网格生成,减少前处理时间
●网格生成不受微小几何间隙的影响
●多 CPU 并行生成网格技术
●独特的采用映射技术的六面体网格划分功能
●独特的采用八叉树算法的四面体网格划分功能
●强大的二维网格生成功能
简便的网格质量改善
丰富的网格质量诊断技术和标准,可交互式操作的网格质量柱状图,颜色标识的网格质量与区域网格质量编辑,自动网格粗化和光顺。
简捷的模型设定
载荷、约束、物性、边界条件设定,各种 CAE 软件格式文件的导入导出,如 ANSYS 结构分析软件、ANSYS LS-DYNA、Nastran、ABAQUS 等。
完备的求解器输出接口
支持 ANSYS、ANSYS Fluent、ANSYS CFX 等 100 种以上的 CAE 求解器。ANSYS、ANSYS Fluent、ANSYS CFX、ANSYS LS-DYNA、ANSYS Polyflow、CFD++、FIELDVIEW、STAR-CD、STAR-CCM+、PHOENICS、SC/Tetra、SCRYU、Nastran、ABAQUS、CGNS 等。
iconANSYS Fluent 专用高级网格划分工具icon

ANSYS Fluent Meshing(原 TGrid)是专业的 CFD 网格生成工具,且已完全融入 ANSYS Fluent 的用户环境。用户可以在ANSYS Fluent 的环境中实现完整的几何导入、网格生成、设置、求解及后处理的 CFD 分析全过程。ANSYS Fluent Meshing 适用于非常复杂的几何模型,它可以在复杂和非常庞大的表面网格上快速生成非结构化的四面体、六面体核心以及多面体网格。ANSYS Fluent Meshing 提供稳健、快速的边界层网格生成工具,包含冲突检测和尖角处理等复杂情况的自动处理功能。ANSYS Fluent Meshing 的表面包裹功能,可以在复杂的几何表面上生成高质量的、基于尺寸函数的连续三角化表面网格。其方便易用的网格质量诊断工具使得对网格大小和质量的检查非常简单。此外,它还支持并行处理,能够提高网格生成的速度。ANSYS Fluent Meshing 内置手动、自动两种网格质量编辑功能,可以快速对大模型进行网格修复,获得高质量的网格。ANSYS Fluent Meshing 的稳健性及自动化算法节省了前处理时间,提高了使用 ANSYS Fluent 软件进行计算流体动力学分析的效率。

iconANSYS TurboGrid 旋转机械专用高级网格划分工具icon

ANSYS TurboGrid 是一款专业的叶栅通道网格划分软件,在旋转机械领域有着强大的优势,它能够在短时间内为形状复杂的叶片和叶栅通道划分高质量的六面体结构化网格,保证旋转机械流体动力学仿真计算的精度。专业的旋转机械涡轮流道六面体网格创建工具:采用创新性的网格模板技术,结合参数化能力,可以方便地为绝大多数叶片类型生成高质量叶栅通道网格。用户只需导入BladeModeler 生成的几何,或导入描述涡轮的叶片、轮毂和外罩信息即可,简单易用。自动拓扑和网格生成功能:ANSYS TurboGrid 提供模板化的六面体网格创建方法 ATM(Automatic Topology and Mesh),ATM 方法根据叶片从叶根到叶顶的扭曲程度自动调整网格的质量,能够详细的描述前缘、尾缘的形状,生成高质量的网格。在 ANSYS Workbench 中进行参数化的网格研究:在 ATM 自动网格拓扑生成方法中,可以对网格加密控制参数、网格加密因子以及生成的网格总数这些变量进行参数化定义,从而借助 ANSYS Workbench 平台的参数化功能进行网格无关性研究。

iconANSYS Fluent 通用流体动力学分析模块icon

ANSYS Fluent 是全球排名第一的通用计算流体动力学(CFD)商业软件 , 它采用 CFD 数值模拟技术,为全球范围内各个行业的工程师提供流体问题的解决方案,是当今全球应用范围最广泛、功能最强大的商业 CFD 软件。如今,全球数以千计的公司得益于 ANSYS FLUENT 这一工程设计与分析软件。ANSYS FLUENT 因其用户界面友好、算法健壮、新用户容易上手等优点一直在用户中有着良好的口碑。长期以来,丰富的物理模型、功能强大的模块、易用性和专业的技术支持等所有这些因素使得 ANSYS FLUENT 成为企业选择 CFD 软件时的首选。作为通用的 CFD 软件,ANSYS FLUENT 可用于模拟从不可压缩到高度可压缩范围内的复杂流动。由于采用了多种求解方法和多重网格加速收敛技术,因而 ANSYS FLUENT 能达到最佳的收敛速度和求解精度 ;灵活的非结构化网格和基于解的自适应网格技术及丰富的物理模型,使 ANSYS FLUENT 在外流、内流、湍流与转捩、传热、传质、相变、辐射、化学反应与燃烧、多相流、旋转机械、动 / 变形网格、噪声、多物理场等方面有着广泛的应用。ANSYS Fluent 可以独立运行,也可以集成在 ANSYS Workbench 中运行。利用该集成环境,ANSYS Fluent 可与其它 CAE 软件方便地交互数据、进行结构优化分析、执行流固耦合分析等。

iconANSYS CFX 通用流体动力学分析模块icon

ANSYS CFX 是全球第一个通过 ISO9001 质量认证的大型商业 CFD 软件,诞生在工业应用背景中的 ANSYS CFX 一直将精确的计算结果、丰富的物理模型、强大的用户扩展性作为其发展的基本方向,并以其在这些方面的卓越成就,引领着 CFD 技术的不断发展。ANSYS CFX 采用了基于有限元的有限体积法,在保证了有限体积法的守恒特性的基础上,吸收了有限元法的数值精确性。ANSYS CFX 在全球第一个发展了多重网格耦合求解技术,并遥遥领先竞争对手的同类技术,该求解技术使 ANSYS CFX 的计算速度和稳定性较传统方法提高了 1-2 个数量级。ANSYS CFX 拥有二十多年服务全球领先企业的历史,特别是在旋转机械和多相流所涉及的工程领域中获得了巨大的声誉。ANSYS CFX 一直是旋转机械 CFD 模拟的领导者。它在精度、速度和稳健性方面都表现优异。ANSYS CFX 能够捕捉旋转部件和固定部件之间的相互作用,并为旋转机械量身定制了前处理和后处理环境,完全满足旋转机械流体动力学分析的需要。ANSYS 向用户提供了从 1D 设计到 3D CFD 分析及性能优化的一体化解决方案 Turbo System(包含 ANSYS BladeModeler、ANSYS TurboGrid、ANSYS Vista TF、Ansys CFX 等),并完全集成在 ANSYS Workbench 平台中,更加能够满足旋转机械设计者和分析者的需求。

icon数值分析和相关功能icon
●二维平面流动、三维流动分析
●定常 / 非定常流
●网格支持
支持一般的非结构化网格。使用基于节点的离散化方法,使普通网格具备与多面体网格一样的优点。
●求解器
基于压力的耦合求解器与代数多重网格的组合是 ANSYS CFX 求解器最大的特征。与其它方法相比,求解器的鲁棒性及其对低质量网格的兼容性,使得 ANSYS CFX 在大规模复杂问题分析时显现出了明显的优势。因为是单一求解器,CFX 的所有物理模型都与求解器兼容。软件也内置了六自由度刚体解算器。
●差分格式 一阶 / 二阶以及混合阶迎风格式,有界高分辨率差分格式 ●并行计算
●网格适应(自适应网格)
●移动变形网格
●重叠网格技术
●流固耦合计算 可 以 在 ANSYS Workbench 环 境 下 进 行 ANSYS Mechanical 联合求解,还可以在 ANSYS Workbench 环境下用系统耦合功能进行耦合分析。此外,由统一的供应商提供所有的软件,对于用户来说是一个很大的优点,方便用户完成各项工作。
icon物理模型和物理属性icon
●层流、湍流
配备了与 ANSYS Fluent 同样的大量湍流模型和近壁面流动的处理方法。
●牛顿流体、非牛顿流体
●强制 / 自然对流、共轭换热、辐射传热
●多组分混合、燃烧和化学反应
●自由表面流 / 多相流、基于拉格朗日方法的离散相模型拥有丰富的多相流模型,数值求解稳定(体积分数方程也可置于耦合求解的框架之下)。对于必须了解气泡直径分布的问题,MUSIG 提供了非常独特并且有效的方法。此外,也可求解常见的空化问题。
●相变模型
●多孔介质模型及各向异性的阻力模型
●风扇、散热器等设备的集总参数模型
●旋转机械
专用前后处理功能模块,针对旋转机械进行特别优化的高鲁棒性求解器(多级、非轴对称流动、多个扰动),相关的模型与功能(湍流模型、动静叶干扰(※)、蒸汽物性、流固耦合、周期性波动监视器)。 (※)TBR(Transient Blade Row)功能可在短时间内分析瞬态叶片干扰问题。
●噪声模型
直接计算方法(CAA)、与专业的声学软件耦合的功能、 基于单个风扇的稳态流场解的 Lawson 模型。
●物理属性
内置国际标准 IAPWS-IF97 的水和水蒸汽物性数据。
●可计算流体 — 固体间热移动的多孔模型
icon数据接口和自定义程序icon
●操作环境
可单独运行 ANSYS CFX,也能够在 ANSYS Workbench集成环境下运行。在 ANSYS Workbench 环境下,可与ANSYS 其它 CAE 产品轻松实现数据共享,进行优化、流固耦合分析。
●网格数据导入
可从主流的网格生成软件直接导入网格数据。
●后处理数据接口
可以将结果输出至 Tecplot、Ensight、Fieldview 等主流的结果可视化软件中进行处理。
 
●用户自定义程序开发
与位置、时间等相关的物理特性、初始条件等的定义,可以在图形界面中以简单的公式直接设定,且可图形化检查,使用户可以轻松实现。
●质量、动量、能量、化学组分方程体积源项的用户自定义 FORTRAN 程序基于 FORTRAN 语言的源代码,降低用户二次开发的难度。
iconANSYS Polyow 聚合物加工及成型分析模块icon

ANSYS Polyflow 是基于有限元法的粘性、粘弹性流体动力学分析软件。ANSYS Polyflow 提供了一个易用性的通用求解环境,将丰富求解功能集于一身,使得用户能够灵活、准确地进行成型模拟。它适用于塑料、树脂等高分子材料的挤出成型、吹塑成型、热成型、纤维纺丝、层流混合、涂覆成型、模压成型等加工过程中的流动、传热和化学反应问题,例如聚合物熔体、石油、洗涤剂、印墨、悬浮物、泥土、液态食品原料、熔融玻璃及生物流体的流动模拟。

iconANSYS FENSAP-ICE 飞机及发动机结冰分析模块icon

ANSYS FENSAP-ICE 是一款当之无愧的超一流综合性飞行结冰仿真系统,专为固定翼飞机、直升机、喷气式发动机、无人机、机载仪器和探头的飞行结冰模拟而精心打造,广泛应用于全球各大航空制造商。ANSYS FENSAP-ICE 由全面集成的分析模块(由功能强大的图形界面管理)构成,在显著增强用户界面友好性的同时,还能提高鲁棒性和速度,从而实现从外流到多级涡轮机械等多种应用领域的水滴和冰晶仿真。

ANSYS FENSAP-ICE 不仅能够帮助飞机设计人员分析和优化过冷水滴(包括 SLD)结冰环境下的飞机性能,还能在多次结冰分析过程中实现网格自动重新划分,这能显著降低人工划分网格的工作量,同时提高冰形的精确度,尤其在明冰条件下效果更佳。此外,还提供旋转参考系方法,用于旋转机械、旋翼和螺旋桨的积冰分析。ANSYS FENSAP-ICE 的传热分析模块可用于优化热气和电热防冰系统,处理多个气固交界面和考虑不同物性参数及相变的多层导热。ANSYS FENSAP-ICE 作为一款理想的工具,可用于分析和优化电热防、除冰系统。该系统一般由绝缘层、导热层和电加热片等堆叠而成。ANSYS FENSAP-ICE 充分发挥高性能计算并行架构的优势,能大幅加快大规模计算的求解速度,在 Windows 和 Linux 平台(包括大型 HPC 集群)均可高效运行。

DROP3D
DROP3D 是 ANSYS FENSAP-ICE 的水滴撞击模块,能处理计算域中不同的水滴尺寸和液态水含量。该功能不仅能为进气系统等组合型内外部几何中的内部部件正确建模,也能处理结冰云层中遇到的不均匀性。DROP3D 可计算不同气流温度导致的水滴 / 冰晶温度变化、水滴蒸发引起的水滴大小变化、相变以及针对过冷大水滴的飞溅、反弹和破碎效应。
ICE3D
ICE3D 能完成任何三维几何模型上的霜冰和明冰积冰增长分析,以及溢流水和蒸发,甚至包括在热防冰系统工作时处在冰点以上温度的表面。ICE3D 剔除了和积冰粗糙度有关的经验式,可直接计算粗糙度随时间和空间的变化,从而大幅提高积冰增长分析的准确度。
 
CHT3D
CHT3D 是耦合传热计算模块。它能模拟和优化稳态热气防冰系统和瞬态的电热除冰系统。外流场计算域与飞机金属或复合材料蒙皮分离,可在不影响求解时间的情况下提供更高的灵活性。这种方法可针对每个计算域使用最合适的求解器,能减少用于参数对比的额外计算量。C3D 是热传导模块,可模拟多层材料热传导,各层材料可分别设置相变、多个面或体加热组件、热电偶和功率循环周期。
OptiGrid
OptiGrid 是一款革命性的自动化多变量各向异性三维网格自适应优化和 CAD 重构软件,有助于以最低的计算成本在非结构混合网格上实现高精确度的 CFD 仿真。OptiGrid 能利用 CGNS 格式连接到任何商业或自有的流体求解器上。

OptiGrid 操作的第一步是对任何网格划分工具生成的网格进行 CAD 重建。功能强大且友好的图形界面能帮助用户在网格自适应优化前定义好各项约束条件。此外,OptiGrid 还能在 CFD 计算之前进行网格光顺,以设置所需的网格点数量,并改善表面网格。OptiGrid 通过基于截断误差的后验误差估算来评估 CFD 结果的质量。OptiGrid 随后能系统地修改网格,以均衡计算域中的求解误差。该网格通过加密、粗化、交换网格边以及节点移动来自动完成自适应优化。所有操作均基于单元边,且OptiGrid 可以耦合到任何非结构(四面体、棱柱、金字塔单元任意组合)有限体积或有限元流场求解器中。OptiGrid 并非盲目地在三个方向上进行加密,而是生成各向异性网格,不仅能显著减少网格点的数量,而且能准确捕捉到重点流动现象,如激波、边界层、尾迹、涡和滑移线。

iconANSYS Forte 内燃机缸内燃烧分析模块icon

ANSYS Forte 是唯一一款结合了 CHEMKIN-PRO 求解器技术的内燃机 CFD 仿真工具包——CHEMKIN-PRO 求解器是进行气相和表面化学反应的黄金标准。要精确预测点火和排放,需要利用化学反应求解器处理非常详细的化学反应,而传统的发动机燃烧 CFD 仿真工具计算速度很慢,ANSYS Forte 含有多组分燃油模型并结合复杂的喷雾动力学,可以在短时间内完成详细化学的计算。ANSYS Forte 能够对几乎任意燃料的内燃机性能进行稳健并精确的计算,帮助工程师实现清洁燃烧、高效、任意燃料内燃机的快速设计。

支持的内燃机仿真应用包括
●点燃式内燃机—天然气,GDI 及传统气道喷射
●柴油机—重型机车,乘用车,发电设备及船用柴油机
●双燃料内燃机
●冲程及两冲程
● HCCI 预混和部分预混内燃机
ANSYS Forte 的主要优势包括
●嵌入了 CHEMKIN-PRO 求解器技术,提高了内燃机性能仿真的计算速度
●真实的多组分燃油蒸发模型能够保证燃料物理性质和化学模型的一致性
●先进的喷雾模型极大地降低了对网格和时间步长的依赖性
●能够追踪碳烟颗粒的形成、生长、聚集及氧化的过程
●全自动网格生成,避免了人工处理网格消耗大量时间
icon燃烧仿真更快速、简易、精确icon
为了更高效地设计出经济性好、低排放的新型内燃机,并降低研发成本和周期,必须进行有效的燃烧仿真。其他的 CFD 工具不能及时地处理上百种化学组分,真实地预测内燃机的燃烧性能。为了满足研发周期的需要,往往会牺牲一些关键的化学信息,而用经验或者极度简化的模型替代。这种方法需要对模型的一些常数进行标定,这就依赖于试验和使用者的经验才能得到“可接受的结果”。ANSYS Forte 能够兼顾计算时间和计算精度,使工程师能更关注于创新和新产品的探索。
icon真实的化学动力学icon

ANSYS Forte 嵌入的 CHEMKIN-PRO 求解器技术能够在正确的时间获得正确的结果,可以在仿真时使用更大、更精确的燃油模型,而计算时间同精度较差的简化模型差不多。CHEMKIN-PRO 求解器技术是化学动力学仿真的黄金准则,它采用了很多创新及专有技术来获得前所未有的计算速度。先进的动网格分组技术(Dynamic Cell Clustering):使用先进的搜索技术将动力学条件类似的网格进行分组,大大减少了重复计算的时间。动态自适应化学求解器(Dynamic Adaptive Chemistry):自动进行任意网格和任意时间步长的动力学计算,只计算那些发生变化的组分和反应路径。该技术与专有的数值分析技术相结合,使得 ANSYS Forte 在提供高精度计算结果的同时,数十倍快于传统的 CFD 求解器。

icon精确的喷雾模型icon
 
ANSYS Forte 拥有业内领先的喷雾模型,使得喷雾的物理性质与燃料的化学性质一致。喷雾模型包含考虑气蚀影响的喷嘴流模型、液滴破碎模型、气体喷射模型、液滴碰撞模型以及多组分燃油蒸发模型。ANSYS Forte 提供的仿真模型,无需加密网格就可以获得很好的喷雾模拟。增强的模型精度减少了用于标定的时间和精力。
icon碳烟排放和发动机爆震的仿真icon

先进的化学动力学模型能够预测工况和燃料变化对发动机爆震、碳烟排放、和 PM 尺寸的影响,这些对于传统 CFD 软件来说相当复杂。ANSYS Forte 使用 CHEMKIN-PRO 求解器技术,能够使用精确的碳烟化学模型追踪碳烟颗粒的形成、生长和聚集。软件内置了颗粒追踪模型,能对平均颗粒尺寸和数量密度进行局部的、动态的预测,ANSYS Forte 还能处理复杂的化学模型,而不会增加计算时间,这样就能计算工况变化对爆震强度的影响,如发动机增压、点火时刻,EGR 率和燃油等。虚拟压力传感器能够捕捉爆震产生的压力波动。

icon全自动网格生成技术icon

ANSYS Forte 包含了自动网格生成器,减轻了用户划分网格的负担。还能对几何的改变进行快速分析,如燃烧室形状、缸径、气门角度等。ANSYS Forte 自动生成的网格不会引入数值误差或者增加计算时间,能够光顺并稳健地实现网格运动,精确地处理活塞和气门的运动。气门和气门座之间的间隙处自动细化,更精确地计算该处的流动。此外,还可以导入第三方工具如 ICEM-CFD、KIVA-3V 划分的网格,为设计者提供了最大的灵活性。

iconANSYS CFD-Post 通用流体动力学后处理模块icon

ANSYS CFD-Post 软件可以用于所有 ANSYS 流体动力学软件的通用后处理,满足显示和分析流体动力学结果的所有需要。这些强大功能包括结果可视化的图像生成,显示和计算数据的量化后处理,简化重复工作的自动化,及批处理运行的能力。此外,CFD-Post 还内置了专业的旋转机械后处理模块,可迅速生成旋转机械行业所熟悉的各类数据、图片、动画与报告。

iconANSYS HPC 高性能计算模块icon

高性能计算(HPC)通过创建大型的、更逼真的模型为工程仿真增加了大量价值。高可信度仿真能让工程团队满怀信心地进行创新,其产品将会满足客户期望,因为他们极其精确地仿真预测了真实条件下产品的真实性能。HPC 也为更大的仿真能力增加价值。使用 HPC 资源后,工程团队不再是仅能分析一个设计方案,而是能分析很多个设计方案。在同时仿真多个设计方案后,研发团队能在设计早期阶段,确定具有显著工程改进的方案,这比单独进行物理实验来得更早,也更有效。ANSYS HPC 尤其能对最难的、高可信的模型求解(包括更多几何细节、更大的系统、更复杂的物理问题)进行并行处理。应用 ANSYS HPC 理解详细的产品行为,能为公司提供有信心的设计,帮助产品在市场上取得成功。此外,ANSYS HPC 的许可权可以应用于 ANSYS 的结构和流体分析产品,这极大地节约了大型用户的资金预算。

icon并行计算特点icon

ANSYS Fluent 采用先进的动态负载平衡技术(Dynamic load balancing),使其并行效率提高到同类产品难以企及的水平。另外,ANSYS CFX 引入了针对最新的多核处理器的优化,极大地从最新的处理器架构、伴有优化通讯的分区算法、不同处理器间的动态负载平衡中受益。I/O 时间常常是拖累高性能计算表现的一个重要负面因素。ANSYS Fluent、ANSYS CFX 优化了大规模计算文件的 I/O 算法,在分布式集群计算系统中,获得了优异的 I/O 表现。

icon运行环境icon

ANSYS 产品在通用集群环境(Microsoft® Windows® HPC Server 2008 / Linux)下均有大量的应用案例。

iconANSYS DesignXplorer 设计探索及优化模块icon

ANSYS DesignXplorer 设计探索及优化模块,同样集成于 ANSYS Workbench 环境,提供了创新性的优化技术,可与 ANSYS其他各学科专业的模块配合,进行强度、疲劳、振动、温度、流体、电磁等多学科的分析优化。根据 DOE 试验法,从指定的输入输出参数中抽取样品数据,自动计算响应曲面、蜘蛛图、灵敏度图、相关关系曲线等。此外,可以很容易地添加计算任意样本、根据响应曲面估计的最佳条件等,可以高效地进行优化。ANSYS DesignXplorer 的主要功能特点包括 :支持结构、流体、电磁、热等多物理场耦合优化,支持 DOE 分析、参数优化、可靠性分析、稳健性分析等多种优化类型。支持 ANSYS Workbench 下各模块的优化分析,通过集成也可支持第三方软件。DOE 试验设计算法包括 :中心复合设计、优化空间填充设计、用户自定义设计。响应面拟合方法包括 :全二次多项式法、Kriging 法、非参数回归法(Non-Parametric Regression)、神经网络(Neural Network)。优化算法包括 :Hammersley 算法、多目标遗传算法(MOGA)、非线性规划算法(NLPQL)、混合整型序列二次规划法(MISQP)、自适应单目标优化、自适应多目标优化。

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