CFX

　　CFX是全球第一個通過ISO9001質量認證的大型商業CFD軟件，是英國AEA Technology 公司為解決其在科技咨詢服務中遇到的工業實際問題而開發，誕生在工業應用背景中的CFX一直將精確的計算結果、豐富的物理模型、強大的用戶擴展性作為其發展的基本要求，并以其在這些方面的卓越成就，引領著CFD技術的不斷發展。目前，CFX已經遍及航空航天、旋轉機械、能源、石油化工、機械制造、汽車、生物技術、水處理、火災安全、冶金、環保等領域，為其在全球6000多個用戶解決了大量的實際問題。

　　CFX軟件的基本結構和功能

　　CFX包括前處理系統，求解器和后處理系統。

　　前處理系統CFX-BUILD

　　CFX-BUILD是一種以結構分析軟件MSC/PATRAN為基礎的圖形處理系統。CFX-BUILD將

　　計算機輔助設計(CAD)過程和計算流體力學(CFD)分析的工作相結合，使得工程師在做產

　　品的工程設計時(CAD階段開發)即可對過程的特性進行分析。

　　CFX-BUILD 以下列先進的方法構造非結構化的多塊化的網格。

　　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系統例如MSC/PATRAN和I-DEAS，以IGES格式直接讀入CAD圖形。

　　3) 具有很強的操作功能，例如可以自動調整和組合各種曲面，從CAD數據讀入高質量網

　　格。

　　4) 具有出色的幾何造形能力，例如可向任意曲面擴展。

　　5) 帶有很強的圖形處理工具。

　　6) 具有高度自動的曲面和體網格劃分能力，以保證生成高質量的網格。

　　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/旋轉坐標系，

　　穩態/非穩態流動，瞬態/滑移網格，不可壓縮/弱可壓縮/可壓縮流體，浮力流，多相流

　　，非牛頓流體，化學反應，燃燒，NOx生成，輻射，多孔介質及混合傳熱過程。CFX 4還

　　包括輻射換熱模塊CFX-RADIATION和材料數據庫模塊CFX-INFOCHEM。

　　CFX 4采用有限體法，自動時間步長控制，SIMPLE算法，代數多網格、ICCGaLine、

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

　　VD/MUSCL、CCCT。壁a邊界條件包括：線性/對數/平方，非滑移/滑移/混合,靜止/運動

　　/旋轉，絕熱/等溫/恒熱流/混合等。

　　其主要功能包括：

　　1) 非結構化多模塊：CFX 4有一個非結構化多模塊求解器。能有效、精確地表達復雜幾

　　何形狀，任意連接模塊即可構造所需的幾何圖形。在每一個模塊內，網格的生成可以確

　　保迅速、可靠地進行，這種多塊式網格允許擴展和變形，例如計算氣缸中活塞的運動和

　　自由表面的運動。

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

　　器中轉動的葉片和隔板間的相互作用。

t　2) 先進的湍流模型：CFX 4引進了各種公認的湍流模型。例如：k-?模型，低雷諾數k-?

　　模型，RNG k-?模型，代數雷諾應力模型，微分雷諾應力模型，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生產中出現的各種流動。包括單體顆粒

　　運動模型，連續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、傳導和輻射。CFX4-RADIATION采用Monte Carlo法和區域

　　離散法計算輻射。

　　5) 化學動力學和燃燒模型：n應動力學模型可以用以分析包括幾種化學物質和多個化學

　　反應的化學體系。對于每一個反應物類，程序自動設置傳遞方程，計算速率常數、反應

　　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是一種強大的新型藕合求解器。其優勢在于處理流動物理現象簡單而幾何形狀

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

　　提供穩態/非穩態流動，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

　　今后發行的版本中加入。與大多數CFD程序采用的SIMPLE算法相比，CFX 5占用機時少，

　　對于網格節點多的工程問題，這一優點尤其突出。

　　CFX-TASCflow

　　CFX-TASCflow在旋轉機械CFD計算方面具有很強的功能。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、固體導熱、表面對表面輻射，Gibb’s輻射模型，多孔介

　　質傳熱等。化學反應模型包括旋渦破碎模型、具有動力學控制復雜正/逆反應模型、Fla

　　melet模型、NOx和碳黑生成模型、拉格朗日跟蹤模型、反應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機械CFD網格的交互式生成工具，很容易用來

　　生成有效的和高質量的網格。

　　CFX-VISUALISE

　　CFX-VISUALISE應用了國際上知名的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；表面網格圖；探測某一點的場參

　　數等圖形方式使用戶充分理解計算結果。

　　CFX 10

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　　1995 年， CFX 收購了旋轉機械領域著名的加拿大 ASC 公司，推出了專業的旋轉機械設計與分析模塊－ CFX-Tascflow， CFX-Tascflow一直占據著 90% 以上的旋轉機械 CFD 市場份額。同年， CFX 成功突破了 CFD 領域的在算法上的又一大技術障礙，推出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 技術發展的重要里程碑。 CFX 一直和許多工業和大型研究項目保持著廣泛的合作，這種合作確保了 CFX 能夠緊密結合工業應用的需要，同時也使得 CFX 可以及時加入最先進的物理模型和數值算法。作為 CFX 的前處理器， ICEM CFD 優質的網格技術進一步確保 CFX 的模擬結果精確而可。

　　CFX4是基于分塊結構化，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象，包括有自由表面的流動、連續相和彌散相的混合、氣體噴射、沉降、噴霧等。用戶可以通過User Fortran實現復雜的計算模型。CFX5有靈活的前后處理能力和先進的求解方法。CFX5采用基于CAD技術的前處理，有強大的幾何生成工具和自動非結構化網格生成器。

　　和大多數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。基于有限元的有限體積法保證了在有限體積法的守恒特性的基礎上，吸收了有限元法的數值精確性。

　　在CFX中，基于有限元的有限體積法，對六面體網格單元采用24點插值，而單純的有限體積法僅僅采用6點插值；對四面體網格單元采用60點插值，而單純的有限體積法僅僅采用4點插值。在湍流模型的應用上，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 是第一個發展和使用全隱式多網格耦合求解技術的商業化軟件，這種求解技術避免了傳統算法需要“假設壓力項－求解－修正壓力項”的反復迭代過程，而同時求解動量方程和連續方程，加上其多網格技術，CFX的計算速度和穩定性比較傳統方法提高了許多。此外，CFX的求解器在并行環境下獲得了極好的可擴展性。 CFX可運行于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、化學反應和燃燒問題。還擁有諸如氣蝕、凝固、沸騰、多孔介質、相間傳質、非牛頓流、噴霧干燥、動靜干涉、真實氣體等大批負責現象的使用模型。在其湍流模型中，納入了k-є模型、低Reynolds數k-є模型、低Reynolds數Wilcox模型、代數Reynolds應力模型、微分 Reynolds應力模型、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

　　交互式渦輪機械葉片設計工具，CFX－BladeGen集成了AEA Technology多年旋轉機械設計和分析的專業經驗。CFX－BladeGen圖形界面優美，完全符合旋轉機械領域工程師的專業習<。CFX-BladeGen使參數設計到CFD分析和CAD設計之間的轉移在數分鐘即可完成。

　　CFX －BladeGen可以設計各種旋轉和靜止葉片元件，用戶通過修改已有設計或完全依*CFX－BladeGen中的工具設計新型葉片，適用于廣泛的軸向流和徑向流葉型，如導流輪、泵、壓縮機、渦輪機、1壓機、渦輪增壓機、風扇、鼓風機等等。CFX－BladeGen可設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計更加容易。輪轂和機匣曲線的連續性和質量可進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。軸流渦輪的設計人員現在通過設計相互獨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。通過輸入內部展向截面數據并獨立處理，設計人員可很容易地設計多層葉片。風扇和壓縮機設計人員可以用通用葉型厚度分布設計葉片，如NACA，C4/C7。

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

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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軟件。算法上的先進性，豐富的物理模型和前后處理的完善性使ANSYS CFX在結果精確性，計算穩定性，計算速度和靈活性上都有優異的表現。

　　除了一般工業流動以外，ANSYS CFX還可以模擬諸如燃燒，多相流，化學反應等復雜流場。ANSYS CFX還可以和ANSYS Structure及ANSYS Emag等軟件配合，實現流體分析和結構分析，電磁分析等的耦合。

　　ANSYS CFX也被集成在ANSYS Workbench環境下，方便用戶在單一操作界面上實現對整個工程問題的模擬。

　　特色功能

　　先進的全隱式耦合多網格線性求解器

　　收斂速度快（同等條件下比其他流體軟件快1-2個數量級）

　　可以讀入多種形式的網格，并能在計算中自動加密/稀疏網格

　　優秀的并行計算性能

　　強大的前后處理功能

　　豐富的物理模型，可以真實模擬各種工業流動

　　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

　　能擁有從幾何到網格到流體計算及后處理的整體解決方案

　　前后接口豐富穩定，用戶不用放棄原來熟悉的工具

　　支持多物理場耦合，滿足實際工程流體模擬需要

　　能方便地加入自己編寫的模型