CFX

　　CFX是全球第一個通過ISO9001質(zhì)量認(rèn)證的大型商業(yè)CFD軟件，是英國AEA Technology 公司為解決其在科技咨詢服務(wù)中遇到的工業(yè)實(shí)際問題而開發(fā)，誕生在工業(yè)應(yīng)用背景中的CFX一直將精確的計算結(jié)果、豐富的物理模型、強(qiáng)大的用戶擴(kuò)展性作為其發(fā)展的基本要求，并以其在這些方面的卓越成就，引領(lǐng)著CFD技術(shù)的不斷發(fā)展。目前，CFX已經(jīng)遍及航空航天、旋轉(zhuǎn)機(jī)械、能源、石油化工、機(jī)械制造、汽車、生物技術(shù)、水處理、火災(zāi)安全、冶金、環(huán)保等領(lǐng)域，為其在全球6000多個用戶解決了大量的實(shí)際問題。

　　CFX軟件的基本結(jié)構(gòu)和功能

　　CFX包括前處理系統(tǒng)，求解器和后處理系統(tǒng)。

　　前處理系統(tǒng)CFX-BUILD

　　CFX-BUILD是一種以結(jié)構(gòu)分析軟件MSC/PATRAN為基礎(chǔ)的圖形處理系統(tǒng)。CFX-BUILD將

　　計算機(jī)輔助設(shè)計(CAD)過程和計算流體力學(xué)(CFD)分析的工作相結(jié)合，使得工程師在做產(chǎn)

　　品的工程設(shè)計時(CAD階段開發(fā))即可對過程的特性進(jìn)行分析。

　　CFX-BUILD 以下列先進(jìn)的方法構(gòu)造非結(jié)構(gòu)化的多塊化的網(wǎng)格。

　　1) 可以直接訪問各種CAD軟件：如CADDS5，CATIA，Eucllid3，Pro/Engineer和Unigrap

　　hics。

　　2) 可以從任一CAD系統(tǒng)例如MSC/PATRAN和I-DEAS，以IGES格式直接讀入CAD圖形。

　　3) 具有很強(qiáng)的操作功能，例如可以自動調(diào)整和組合各種曲面，從CAD數(shù)據(jù)讀入高質(zhì)量網(wǎng)

　　格。

　　4) 具有出色的幾何造形能力，例如可向任意曲面擴(kuò)展。

　　5) 帶有很強(qiáng)的圖形處理工具。

　　6) 具有高度自動的曲面和體網(wǎng)格劃分能力，以保證生成高質(zhì)量的網(wǎng)格。

　　CFX 4

　　CFX 4能用于計算各種流體流動、燃燒和傳熱過程。適用于直角/柱面/旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系，

　　穩(wěn)態(tài)/非穩(wěn)態(tài)流動，瞬態(tài)/滑移網(wǎng)格，不可壓縮/弱可壓縮/可壓縮流體，浮力流，多相流

　　，非牛頓流體，化學(xué)反應(yīng)，燃燒，NOx生成，輻射，多孔介質(zhì)及混合傳熱過程。CFX 4還

　　包括輻射換熱模塊CFX-RADIATION和材料數(shù)據(jù)庫模塊CFX-INFOCHEM。

　　CFX 4采用有限體法，自動時間步長控制，SIMPLE算法，代數(shù)多網(wǎng)格、ICCGaLine、

　　Stone和Block Stone解法。差分格式包括：隱i、上風(fēng)、高次上分、Quick、CONDIF、T

　　VD/MUSCL、CCCT。壁a邊界條件包括：線性/對數(shù)/平方，非滑移/滑移/混合,靜止/運(yùn)動

　　/旋轉(zhuǎn)，絕熱/等溫/恒熱流/混合等。

　　其主要功能包括：

　　1) 非結(jié)構(gòu)化多模塊：CFX 4有一個非結(jié)構(gòu)化多模塊求解器。能有效、精確地表達(dá)復(fù)雜幾

　　何形狀，任意連接模塊即可構(gòu)造所需的幾何圖形。在每一個模塊內(nèi)，網(wǎng)格的生成可以確

　　保迅速、可靠地進(jìn)行，這種多塊式網(wǎng)格允許擴(kuò)展和變形，例如計算氣缸中活塞的運(yùn)動和

　　自由表面的運(yùn)動。

　　滑動網(wǎng)格功能允許網(wǎng)格的各部分可以相對滑動或旋轉(zhuǎn)，這種功能可以用于計算混合容

　　器中轉(zhuǎn)動的葉片和隔板間的相互作用。

t　2) 先進(jìn)的湍流模型：CFX 4引進(jìn)了各種公認(rèn)的湍流模型。例如：k-?模型，低雷諾數(shù)k-?

　　模型，RNG k-?模型，代數(shù)雷諾應(yīng)力模型，微分雷諾應(yīng)力模型，微分雷諾通量模型等。

　　3) 多相流：CFX 4的多相流模型可用于分析工業(yè)生產(chǎn)中出現(xiàn)的各種流動。包括單體顆粒

　　運(yùn)動模型，連續(xù)相及分散相的多相流模型和自由表面的流動模型。

　　4) 傳熱：CFX 4可以計算對流、傳導(dǎo)和輻射。CFX4-RADIATION采用Monte Carlo法和區(qū)域

　　離散法計算輻射。

　　5) 化學(xué)動力學(xué)和燃燒模型：n應(yīng)動力學(xué)模型可以用以分析包括幾種化學(xué)物質(zhì)和多個化學(xué)

　　反應(yīng)的化學(xué)體系。對于每一個反應(yīng)物類，程序自動設(shè)置傳遞方程，計算速率常數(shù)、反應(yīng)

　　熱和相的變化。燃燒模型可以求解任一燃料的燃燒過程。

　　CFX 5

　　CFX 5是一種強(qiáng)大的新型藕合求解器。其優(yōu)勢在于處理流動物理現(xiàn)象簡單而幾何形狀

　　復(fù)雜的問題。CFX 5能同時求解壓力和動量方程，求解過程穩(wěn)定可靠。目前a行的版本中

　　提供穩(wěn)態(tài)/非穩(wěn)態(tài)流動，不可壓縮層流/湍流，自然對流摸型等，其它物理模型計劃將于

　　今后發(fā)行的版本中加入。與大多數(shù)CFD程序采用的SIMPLE算法相比，CFX 5占用機(jī)時少，

　　對于網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)多的工程問題，這一優(yōu)點(diǎn)尤其突出。

　　CFX-TASCflow

　　CFX-TASCflow在旋轉(zhuǎn)機(jī)械CFD計算方面具有很強(qiáng)的功能。它可用于不可壓縮流體，亞

　　/臨/超音速流體的流動，采用具有壁面函數(shù)的k-?模型、2層模型和Kato-Launder模型等

　　湍流模型，傳熱包括對流傳熱、固體導(dǎo)熱、表面對表面輻射，Gibb’s輻射模型，多孔介

　　質(zhì)傳熱等?；瘜W(xué)反應(yīng)模型包括旋渦破碎模型、具有動力學(xué)控制復(fù)雜正/逆反應(yīng)模型、Fla

　　melet模型、NOx和碳黑生成模型、拉格朗日跟蹤模型、反應(yīng)顆粒模型和多組分流體模型

　　。CFX-TurboGrid是一個用于快速生成旋轉(zhuǎn)機(jī)械CFD網(wǎng)格的交互式生成工具，很容易用來

　　生成有效的和高質(zhì)量的網(wǎng)格。

　　CFX-VISUALISE

　　CFX-VISUALISE應(yīng)用了國際上知名的Advanced Visual System Inc.的圖形工具。以各變

　　量的彩色等值圖，除去隱蔽線的視圖和明暗視圖，速度矢量和任一剖面的等值面圖；彩

　　色流線圖和動畫球粒指示流線圖；任意變量的彩色圖；表面網(wǎng)格圖；探測某一點(diǎn)的場參

　　數(shù)等圖形方式使用戶充分理解計算結(jié)果。

　　CFX 10

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　　1995 年， CFX 收購了旋轉(zhuǎn)機(jī)械領(lǐng)域著名的加拿大 ASC 公司，推出了專業(yè)的旋轉(zhuǎn)機(jī)械設(shè)計與分析模塊－ CFX-Tascflow， CFX-Tascflow一直占據(jù)著 90% 以上的旋轉(zhuǎn)機(jī)械 CFD 市場份額。同年， CFX 成功突破了 CFD 領(lǐng)域的在算法上的又一大技術(shù)障礙，推出了全隱式多網(wǎng)格耦合算法，該算法以其穩(wěn)健的收斂性能和優(yōu)異的運(yùn)算速度，成為 CFD 技術(shù)發(fā)展的重要里程碑。 CFX 一直和許多工業(yè)和大型研究項(xiàng)目保持著廣泛的合作，這種合作確保了 CFX 能夠緊密結(jié)合工業(yè)應(yīng)用的需要，同時也使得 CFX 可以及時加入最先進(jìn)的物理模型和數(shù)值算法。作為 CFX 的前處理器， ICEM CFD 優(yōu)質(zhì)的網(wǎng)格技術(shù)進(jìn)一步確保 CFX 的模擬結(jié)果精確而可。

　　CFX4是基于分塊結(jié)構(gòu)化，控制容積法的通用計算流體軟件。它提供了豐富的湍流、燃燒、輻射和多相流模型。CFX4能模擬多種多相流現(xiàn)象，包括有自由表面的流動、連續(xù)相和彌散相的混合、氣體噴射、沉降、噴霧等。用戶可以通過User Fortran實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的計算模型。CFX5有靈活的前后處理能力和先進(jìn)的求解方法。CFX5采用基于CAD技術(shù)的前處理，有強(qiáng)大的幾何生成工具和自動非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格生成器。

　　和大多數(shù)CFD軟件不同的，CFX除了可以使用有限體積法之外，還采用了基于有限元的有限體積法?；谟邢拊挠邢摅w積法保證了在有限體積法的守恒特性的基礎(chǔ)上，吸收了有限元法的數(shù)值精確性。

　　在CFX中，基于有限元的有限體積法，對六面體網(wǎng)格單元采用24點(diǎn)插值，而單純的有限體積法僅僅采用6點(diǎn)插值；對四面體網(wǎng)格單元采用60點(diǎn)插值，而單純的有限體積法僅僅采用4點(diǎn)插值。在湍流模型的應(yīng)用上，除了常用的湍流模型外，CFX最先使用了大渦模擬（LES）和分離渦模擬（DES）等高級渦流模型。

　　CFX 是第一個發(fā)展和使用全隱式多網(wǎng)格耦合求解技術(shù)的商業(yè)化軟件，這種求解技術(shù)避免了傳統(tǒng)算法需要“假設(shè)壓力項(xiàng)－求解－修正壓力項(xiàng)”的反復(fù)迭代過程，而同時求解動量方程和連續(xù)方程，加上其多網(wǎng)格技術(shù)，CFX的計算速度和穩(wěn)定性比較傳統(tǒng)方法提高了許多。此外，CFX的求解器在并行環(huán)境下獲得了極好的可擴(kuò)展性。 CFX可運(yùn)行于UNIX，LINUX和WINDOWS平臺上。

　　CFX可計算的物理問題包括可壓與不可壓流體、耦合傳熱、熱輻射、多相流、粒子輸送過程、化學(xué)反應(yīng)和燃燒問題。還擁有諸如氣蝕、凝固、沸騰、多孔介質(zhì)、相間傳質(zhì)、非牛頓流、噴霧干燥、動靜干涉、真實(shí)氣體等大批負(fù)責(zé)現(xiàn)象的使用模型。在其湍流模型中，納入了k-є模型、低Reynolds數(shù)k-є模型、低Reynolds數(shù)Wilcox模型、代數(shù)Reynolds應(yīng)力模型、微分 Reynolds應(yīng)力模型、微分Reynolds通量模型、SST模型和大渦模型。

　　CFX為用戶提供了表達(dá)式語言（CEL）及用戶子程序等不同層次的用戶接口，允許用戶加入自己的特殊物理模型。

　　CFX-BladeGen

　　交互式渦輪機(jī)械葉片設(shè)計工具，CFX－BladeGen集成了AEA Technology多年旋轉(zhuǎn)機(jī)械設(shè)計和分析的專業(yè)經(jīng)驗(yàn)。CFX－BladeGen圖形界面優(yōu)美，完全符合旋轉(zhuǎn)機(jī)械領(lǐng)域工程師的專業(yè)習(xí)<。CFX-BladeGen使參數(shù)設(shè)計到CFD分析和CAD設(shè)計之間的轉(zhuǎn)移在數(shù)分鐘即可完成。

　　CFX －BladeGen可以設(shè)計各種旋轉(zhuǎn)和靜止葉片元件，用戶通過修改已有設(shè)計或完全依*CFX－BladeGen中的工具設(shè)計新型葉片，適用于廣泛的軸向流和徑向流葉型，如導(dǎo)流輪、泵、壓縮機(jī)、渦輪機(jī)、1壓機(jī)、渦輪增壓機(jī)、風(fēng)扇、鼓風(fēng)機(jī)等等。CFX－BladeGen可設(shè)計曲面或直紋面葉片，具有線性或組合斜角的前緣<尾緣，邊緣外形可以很容易地從圓形修改到任意橢圓率直至簡單的直線。

　　CFX-BladeGen的曲線控制功能如切向控制使設(shè)計更加容易。輪轂和機(jī)匣曲線的連續(xù)性和質(zhì)量可進(jìn)行檢查并可分割成兩個或多個線段。葉片的Lean和Rake也可顯示。軸流渦輪的設(shè)計人員現(xiàn)在通過設(shè)計相互獨(dú)立的壓力面和吸力面曲線可以獲得更好的跨音速葉型。通過同樣的方法，泵的設(shè)計人員可以在吸力面的尾緣附近增加特殊處理。通過輸入內(nèi)部展向截面數(shù)據(jù)并獨(dú)立處理，設(shè)計人員可很容易地設(shè)計多層葉片。風(fēng)扇和壓縮機(jī)設(shè)計人員可以用通用葉型厚度分布設(shè)計葉片，如NACA，C4/C7。

　　CFX －BladeGen在渦輪機(jī)的葉片設(shè)計，高級CFD分析和CAD設(shè)計制造之間架設(shè)了一個至關(guān)重要的紐帶。用CFX－BladeGen設(shè)計的葉片幾何可以送入CFX－TurboGrid或CFX－TASCgrid生成高效網(wǎng)格，然后在CFX－TASCflow中分析和評價所設(shè)計葉片的性能。一旦葉片性能達(dá)到要求，這些葉片的幾何數(shù)據(jù)就可以直接送到諸如Pro/ENGINEER或AutoCAD的環(huán)境中以進(jìn)行下一步的CAD/CAM設(shè)計和制造。流體工程分析因此成為設(shè)計過程的一個完整的，不可或缺的組成部分，大大縮短了產(chǎn)品的開發(fā)周期，降低了設(shè)計費(fèi)用，并提高了產(chǎn)品性能。

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　　CFX軟件簡介

　　作為世界上唯一采用全隱式耦合算法的大型商業(yè)軟件。算法上的先進(jìn)性，豐富的物理模型和前后處理的完善性使ANSYS CFX在結(jié)果精確性，計算穩(wěn)定性，計算速度和靈活性上都有優(yōu)異的表現(xiàn)。

　　除了一般工業(yè)流動以外，ANSYS CFX還可以模擬諸如燃燒，多相流，化學(xué)反應(yīng)等復(fù)雜流場。ANSYS CFX還可以和ANSYS Structure及ANSYS Emag等軟件配合，實(shí)現(xiàn)流體分析和結(jié)構(gòu)分析，電磁分析等的耦合。

　　ANSYS CFX也被集成在ANSYS Workbench環(huán)境下，方便用戶在單一操作界面上實(shí)現(xiàn)對整個工程問題的模擬。

　　特色功能

　　先進(jìn)的全隱式耦合多網(wǎng)格線性求解器

　　收斂速度快（同等條件下比其他流體軟件快1-2個數(shù)量級）

　　可以讀入多種形式的網(wǎng)格，并能在計算中自動加密/稀疏網(wǎng)格

　　優(yōu)秀的并行計算性能

　　強(qiáng)大的前后處理功能

　　豐富的物理模型，可以真實(shí)模擬各種工業(yè)流動

　　簡單友好的用戶界面，方便使用

　　CCL語言使高級用戶能方便加入自己的子模塊

　　支持批處理操作

　　支持多物理r耦合

　　支持Workbench集成

　　客戶價值

　　能擁有從幾何到網(wǎng)格到流體計算及后處理的整體解決方案

　　前后接口豐富穩(wěn)定，用戶不用放棄原來熟悉的工具

　　支持多物理場耦合，滿足實(shí)際工程流體模擬需要

　　能方便地加入自己編寫的模型