粒,传热,侵蚀和煤粉的挥发,而且考虑了当颗粒达到最大堆积率时的阻力和颗粒间额外作用力的变化。在最新的版本中,CFX包含了基于颗粒动力学理论的最先进和皮实的流化床模型。 > particle-laden 流
CFX专为partical-laden流发展了一个代数滑移模型。在
partical-laden流中,微小颗粒或气泡很快即达到其平衡速度。该模型可包括任意数量的颗粒或气泡种类,并考虑了不同种类颗粒或气泡的体积分数对滑移速度的影响,它比采用一般的连续/离散多相流模型处理这类问题更有效。 > 凝固模型
主要用于模拟连续浇铸过程。模型中考虑了潜热的瞬态变化,凝固区的流动阻力,相变过程中的湍流率减。
CFX独具特色的前处理 >
CFX的前处理模块ICEM CFD是一个高度智能化的、为专业CFD分析软件提供高质量网格的软件,她的两大特色是:先进的网格剖分技术和一劳永逸的CAD模型处理工具。 先进的网格剖分技术
在CFD计算中,网格技术是影响求解精度和速度的重要因素之一。CFX的前处理模块ICEM CFD向用户提供业界领先的高质量网格技术,其强大的网格划分功能可满足CFD对网格划分的严格要求:边界层网格自动加密|、流场变化剧烈区域网格局部加密、网格自适应用于激波捕捉、分离流模拟、高质量的全六面体网格提高计算速度和精度、非常复杂空间的四、六面体混合网格等。
- 独特的采用映射技术的六面体网格划分功能—通过雕塑方法在拓扑空间进行网格划分,自动映射到物理空间,可在任意形状的模型中划分出六面体网格;
- 映射技术自动修补几何表面的裂缝或洞,从而生成光滑的贴体网格;
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- 采用O-形(内、外O-形)网格生成技术来生成六面体的边界层单元; - 网格质量检查功能可以检查、标识质量差的单元。独特的网格“光滑”功能,可用来对已有的网格进行均匀化处理,从而大大提高了网格质量; - 划分得到的网格是可编辑的,如转换单元类型:棱柱→四面体、所有网格→四面体、二次单元→线性单元等;
- ICEM CFD的操作过程可以形成“命令流”,当几何模型尺寸改变时,只需运行Replay就可以很容易地重新划分网格;
- CFX的通用网格界面(GGI)功能,允许用户将不同类型的网格块粘接,大大降低了复杂模型的网格划分难度,并为具有多重参考坐标系的问题提供了最有效的解决方案。
- 网格优化与自适应:独特的自适应网格自动划分模块。可根据迭代求解计算状态,对非结构化四面体网格或四面体与棱柱体网格的混合网格进行网格自适应调整,随时优化网格,这样,既方便了网格划分,又提高了计算精度。在有限元分析方法中,用于激波的捕捉和分离流位置的确定。下图为B747全机在马赫数0.82时的计算结果,从图中可见,通过9次网格自适应迭代,在机翼表面激波附近网格自动加密,而其他区域网格变粗。 - ICEM CFD提供的网格生成工具 ·ICEM Hexa 六面体 ·ICEM Tetra 四面体
·ICEM Prism 棱柱体(边界层网格) ·ICEM Hybrid 四、六面体混合 ·ICEM Autohexa 自动六面体
·ICEM Global 自动笛卡尔网格生成器 ·ICEM Quad 表面网格
一劳永逸的CAD模型处理工具
ICEM CFD除了提供自己的实体建模工具之外,她的网格生成工具也可集成在CAD环境中。用户可在自己的CAD系统中进行ICEM CFD的网格划分设置,如在CAD中选择面、线并分配网格大小属性等等,这些数据可储存在CAD的
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原始数据库中,用户在对几何模型进行修改时也不会丢失相关的ICEM CFD设定信息。另外,CAD软件中的参数化几何造型工具可与ICEM CFD中的网格生成及网格优化等模块直接联接,大大缩短了几何模型变化之后网格的再生成时间。ICEM CFD的理念是:“一劳永逸。”该接口适用于SolidWorks、CATIA、Pro/E、Ideas、Unigraphics等CAD系统。
ICEM CFD的几何模型工具的另一特色是其方便的模型清理功能。CAD软件生成的模型通常包括所有细节,甚至还有粗糙的建模过程形成的不完整曲面(俗称“烂模型”)等。这些特征对网格剖分形成巨大挑战,甚至导致分网失败。ICEM CFD提供的清理工具可以轻易处理这些问题。
CFX应用实例 > 航空航天领域
CFX模拟美国F22战斗机的结果,计算状态为马赫数Ma=0.9,攻角=5。图中显示的是对称面上的马赫数分布。计算共采用了260万个网格单元。由于CFX具有强大的并行功能,软件自动将网格分为若干部分,分配到网络上的各个处理器计算,这使得大规模CFD问题的计算能够在短时间内得到结果。CFX模拟的升力、阻力及力矩系数都与实验值吻合的很好。 汽车领域
CFX为日本汽车工业协会JAA (Japan Automobile Association)模拟的某汽车外流场,图中显示了对称面、地面和车身表面的压力分布。1997年在东京召开的JAA CFD会议上,CFX现场演示了此计算结果,在日本汽车界引起了轰动,并引发了汽车工业采用CFD技术进行新车研发的高潮。JAA人员认为,采用CFD模拟,可以有效地减少风洞实验次数、节省经费、加快新车的研发过程。 船舶工业
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CFX计算的船舶问题。船行速度为2.064 [m/s] 或 4.03[knots],整船的计算阻力为43.9 [N],而实验结果为44.3[N]。误差几乎为1%,计算采用了CFX的自由液面模型,并用自适应网格技术来加密自由液面的网格,从而更精确地捕捉到自由液面。 建筑工业
英国一家建筑工程服务咨询公司BDSP用 CFX模拟的伦敦街区一角的外部风场,图中显示了建筑物表面的压力分布。BDSP的人员称,采用CFX模拟建筑物的风载,可以为建筑的强度设计提供有效的压力数据,同时针对建筑物的具体特点,设计更灵活的通风系统。BDSP设计人员还借助CFX的模拟图片向客户解释一些复杂的问题。 火灾通风
ICF Kaiser Engineers公司是一家历史悠久的交通工业企业,被公认为是地铁通风领域的技术创新者,也是首家利用CFD技术模拟地铁火灾及通风的企业。在对几个主要CFD软件的试用之后,ICF 最终选择了CFX作为其模拟地铁火灾通风的分析工具。ICF的工程师认为,CFX的稳健性和灵活性更能满足他们的要求。图中显示为ICF模拟的某地铁站着火后的温度和速度分布。 船舶工业
北美的EMP公司采用CFX模拟的常规涡壳水泵。BMP的工程师说,CFX的通用网格界面(GGI)模型使得他们能够用更短的时间,轻松完成涡壳和叶片的网格划分,而所得到的结果包括水泵内每一点的速度和压力,这是实验测量所无法完成的。他们通过CFX模拟,分析水泵内的分离区和回流区产生的原因并加以改进,提高了水泵的效率。
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火灾通风
管壳换热器的流线及温度分布。CFX强大的全隐式耦合算法允许其同时考虑管外流体、管内流体、以及管壁部分的耦合传热。通过CFX的模拟,能得到换热器内局部过热的具体位置,为进一步改造提供了丰富的信息。 冶金工业
CFX模拟的钢水铸造过程,图中显示的是铸造模具内的流线及表面温度分布。CFX丰富的物理模型中包括了凝固模型,该模型考虑了瞬态的潜热变化、凝固过程中熔融区的阻力以及相变过程中的湍流衰减。 石油化工
澳大利亚联邦科学与工业研究组织(CSIRO)利用CFX模拟的流化床内气泡的形成和发展过程。由于和许多工业和大型研究项目的广泛合作,CFX的多相流模型一直处于仿真技术的前列。这些模型可以模拟任何扩散和连续流动的组合,包括液体、固体、气体和化学物质。
CFX-TASCflow
--旋转机械一体化解决方案
CFX推出的专业旋转机械设计与分析模块-TASCflow使得CFX成为旋转机械领域设计与分析软件主要供应商。CFX-TASCflow一直占据着90%以上的旋转机械CFD市场份额。与CFX-TASCflow紧密配合的两个模块是
CFX-BladeGen和CFX-TurboGrid。在旋转机械领域,这三个模块向用户提供从设计到CFD分析的一体化解决方案。 CFX-TASCflow
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