PHOENICS等数值模拟软件简介 guanxy 发表于 - 2006-9-26 17:00:00
PHOENICS, STAR-CD, FLUENT, CFX, FIRE, KIVA, CHEMKIN, HRFAC (High resolution fluid analysis code)
PHOENICS
PHOENICS是英国CHAM公司开发的模拟传热、流动、反应、燃烧过程的通用CFD软件，有30多年的历史。网格系统包括：直角、圆柱、曲面、多重网格、加密网格。可以对三维稳态或非稳态的可压缩流或不可压缩流进行模拟，包括非牛顿流、多孔介质中的流动，并且可以考虑粘度、密度、温度变化的影响。PHOENICS的开放性较好，提供对软件现有模型进行修改、增加新模型的功能和接口，可以用FORTRAN语言进行二次开发。
STAR-CD
STAR-CD 是Simulation of Turbulent flow in Arbitrary Region的缩写，CD是Computational Dynamics Ltd, 是基于有限容积法的通用流体计算软件。另外包括用于发动机内部热分析的ES-ICE软件，网格生成工具软件包Proam。可与CAD、CAE软件接口，如ANSYS、IDEAS、NASTRAN、PATRAN、ICEMCFD、GRIDGEN等，这使STAR-CD在适应复杂区域方面的特别优势。STAR－CD能处理移动网格，用于多级透平的计算，在差分格式方面，纳入了一阶迎风、二阶迎风、中心差分、QUICK, 以及一阶迎风、中心差分或QUICK的混合格式，在压力耦合方面采用SIMPLE、PISO以及
SIMPLO的算法。在湍流模型方面，有标准、RNG , Chen 等模型，可计算稳态，非稳态，牛顿，非牛顿流体，多孔介质，亚音速，超音速，多项流等问题。STAR－CD的强项在于汽车工业，汽车发动机内的流动和传热。
FLUENT
FLUENT是目前国际上比较流行的美国研制的商用CFD软件包，具有丰富的物理模型、先进的数值方法以及强大的前后处理功能，在航空航天、汽车设计、石油天然气、涡轮机设计等方面都有着广泛的应用。FLUENT的软件设计采用不同的离散格式和数值方法，以期在特定的领域内使计算速度、稳定性和精度等方面达到最佳组合，从而高效率地解决各个领域的复杂流动计算问题。能够模拟流体流动、传热传质、化学反应和其它复杂的物理现象，可应用的范围有湍流、传热、化学反应、混合、旋转流及激波等。
CFX
CFX是由英国AEA公司开发，是一种实用流体工程分析工具，用于模拟流体流动、传热、多相流、化学反应、燃烧问题。适用于直角/柱面/旋转坐标系，稳态/非稳态流动，瞬态/滑移网格，不可压缩/弱可压缩/可压缩流体，浮力流，多相流，非牛顿流体，化学反应，燃烧，NOx生成，辐射，多孔介质及混合传热过程。CFX采用有限元法，自动时间步长控制，SIMPLE算法，代数多重网格等
解法。CFX-TASCflow在旋转机械CFD计算方面具有很强的功能。CFX-TurboGrid是一个用于快速生成旋转机械CFD网格的交互式生成工具，很容易用来生成有效的和高质量的网格。
FIRE
FIRE软件是奥地利AVL公司开发的发动机CFD软件，可以用于模拟发动机流动、喷雾、燃烧的数值模拟。多维模型将缸内空间离散成结构化或非结构化的计算网格，数值计算采用移动边界法，并引入各种物理化学模型。计算发动机缸内任意时刻的温度场、速度场、压力场及排放物分布。 Chemkin
Chemkin程序是美国Sandia国家实验室开发的最新版大型气相化学反应动力学软件包，它主要处理和计算燃烧问题中涉及到的化学动力学问题。CHEMKIN有多种针对不同模型的应用程序，包括AURORA、CRESLAF、EQUIL、OPPDIF、PASR、PLUG、PREMIX、SHOCK、SPIN、SURFTHERM、OVEND、TWAFER等应用程序，分别用来模拟充分搅拌反应器（AURORA）、圆柱形或平面形通道内的层流化学反应（CRESLAF）、化学平衡相平衡（EQUIL）、对流扩散火焰（OPPDIF）、部分搅拌反应器（PASR）、柱塞流反应器（PLUG）、一维稳态层流预混火焰（PREMIX）、冲击波化学动力学（SHOCK）、化学气相沉积滞留反应器（SPIN）、气相和表面化学系统的热化学传质及动力学（SURFTHERM）、多晶片低压化学沉淀反应器（OVEND）、用来确定多晶片低压化学沉淀反应中的温度（TWAFER）CHEMKIN软件中的SENKIN子程序，可以用来计算封闭气缸中预混合气体化学反应动力学过程，该程序除了能够预测反应气缸中各组分浓度、温度和压力的变化趋势，还能对各
基元反应进行敏感度分析。
KIVA3V
KIVA3V程序是美国Los Alamos国家实验室编制的用于模拟内燃机三维流动、喷雾、燃烧和排放过程的原代码计算程序。程序采用“任意拉格朗日－欧拉”（ALE）计算方法，在时间方向上采用隐式差分格式；对缸内湍流的模拟采用RNG 湍流模型；应用拉格朗日运动坐标系研究喷雾液滴的特性，即离散液滴模型（DDM），它是基于统计的蒙特卡洛方法，用拉格朗日方式跟踪具有代表性的统计样本（液滴），液相对气相的干扰在气相的偏微分方程中以附加源项的形式出现；燃烧模型采用湍流与化学反应交互的模型，采用详细化学动力学机理对柴油喷雾湍流燃烧进行模拟。
HCT(Hydrodynamics, chemistry and transport)
HCT程序是美国Lawrence Livermore国家实验室开发的化学反应动力学的原代码程序，它主要处理和计算燃烧问题中涉及到的化学动力学问题。在过去的十几年HCT程序广泛用于发动机爆震和自燃研究。HCT程序不仅可以计算封闭系统，也可以计算开口系统，而且可以计算预混合燃烧的火焰传播速度。
HRFAC（High Resolution Fluid Analysis Code）
为王嘉松（上海交通大学）研制的，利用高分辨率（如TVD）格式，在水动力学、水环境和大
气环境方面应用的程序，包括一维、二维的，有限差分、有限体积的，解决规则网格和非规则网格的，解决浅水动力学和污染物扩散的，并提出了全域精度保持的新TVD格式，新控制单元（卫星单元）概念。相关成果发表了15篇研究论文，其中SCI收录3篇，EI收录7篇，SCI他引13篇。
序号 软件名称 简介 功能和应用领域 供应商信息 支持并行 情况 通用软件 1. FLUENT Fluent的软件设计基于CFD软件群的思想，从用户需求角度出发，针对各种复杂流动的物理现象，FLUENT软件采用不同的离散格式和数值方法，以期在特定的领域内使计算速度、稳定性和精度等方面达到最佳组合，从而高效率地解决各个领域的复杂流动计算问题。主要的软件模块有：Icepak专用的热控分析CFD软件；Airpak专用的供暖通风和空气调节软件；Mixsim是面向搅拌装置设计的专业流体分析软件；Blade Modeler是涡轮机械叶片设计软件；CoolSim是虚拟数据中心制冷审核服务软件。 ABAQUS等是一套功能强大的工程模拟的有限元软件，其解决问题的范围从相对简单的线性分析到许多复杂的非线性问题。ABAQUS包括一个丰富的、可模拟任意几何形状的单元库。并拥有各种类型的材料库，可以模拟典型工程材料的性能。作为通用的模拟工具，ABAQUS除了能解决大量结构问题，还可以模拟其他工程领域的许多问题。ABAQUS有两个主求解器模块- ABAQUS/Standard和ABAQUS/Explicit。ABAQUS还包含一个全面支持求解器的图形界面，即人机交互前后处理模块- ABAQUS/CAE。ABAQUS对某些特殊问题还提供了专用模块加以解决。ABAQUS/Standard是各种线性和非线性工程模拟能够有效、精确、可靠地实现。ABAQUS/Explicit（显示积分）为模拟广泛的动力学问题和准静态问题提供精确、强大和高效的有限元求解技术。ABAQUS/CAE能够快速有效的创建、编辑、监控、诊断和后处理先进的ABAQUS分析，将建模、分析、工作管理以及航空航天、燃料电池、生物医www.fluent.com 药、钢铁冶金、船舶、电子电 气、汽车、机械、化工、电力、环境、石油、建筑、空调玻璃、搅拌 支持并行 2. ABAQUS 属、橡胶、高分子材料、复合www.abaqus.co材料、钢筋混凝土、可压缩超m.cn 弹性泡沫材料及土壤和岩石问题、热传导、质量扩散、热电耦合分析、声学分析、岩土力学分析、压电解质分析、航空、汽车、船舶、土木、电子、材料成型加工、石化 支持并行