1.1 概述

ANSYS CFX是一款高性能计算流体动力学（CFD）软件工具，可快速稳健地为各种CFD和多物理场应用提供可靠准确的解决方案。CFX一直因其先进的准确度、稳健性和高速度而被业界认可，可满足泵、风扇、压缩机、燃气涡轮和水力涡轮等旋转机械应用的需求。

ANSYS CFX是一款通用的流体动力学软件，在过去20年来已经被用来解决了广泛的流动问题。ANSYS CFX的核心是其优秀的求解技术，这是快速、稳健地获得可靠准确结果的关键。现代化的、高度并行的求解器是大量物理模型的基础，这些物理模型能虚拟地捕捉任意和流动相关的现象。该求解器丰富的物理模型被包装为一个现代的、直观的、灵活的用户界面，并可以用对话文件、脚本和强大的表达式语言进行定制和自动化。

1.2 适用领域

●　辐射传导热分析

●　声学与噪声分析

●　燃烧与化学反应分析

●　流固耦合分析

●　相变、多相流分析

●　旋转机械分析

1.3 功能特点

快速灵活的工作流

ANSYS CFX集成在统一的 ANSYS Workbench平台下，该平台已经成为工业界广泛、深入的先进工程仿真技术组合的基础。这一易用的平台提供了CAD双向参数连接，强大的几何和网格工具，自动的项目级更新机制，遍布各处的参数管理，多场仿真管理，以及集成的优化工具。ANSYS CFX提供了CFD仿真先进的生产力，实现仿真驱动产品设计。

●　无需繁琐的返工即可快速地准备流动分析所需设备/过程的几何

●　避免了相同数据模型的复制，而是在基本流动之外的物理场间一致性地共享这些数据

●　容易定义几何、网格、物理和后处理的一系列变化

●　通过增加对可变性和设计敏感度的理解，改进了设备/过程的质量

●　容易设置并运行多物理场仿真

为多物理场构建

对流固耦合（FSI）等多物理场造成的复杂而又往往违反直觉的相互作用，有着更深入的洞察。ANSYS CFX与ANSYS Workbench完美集成，可提供与ANSYS Mechanical、ANSYS Maxwell及其它仿真技术的完整双向交互功能。

信心百倍地求解复杂模型

ANSYS CFX能求解用于多相流、化学反应和燃烧的复杂模型。即便是粘性流、湍流、内外部流、流致噪声预测、带辐射和不带辐射热传导也可以轻松地建立模型。

借助高性能计算（HPC）加速求解速度

借助HPC，ANSYS CFX可提供运行速度更快的CFD仿真解决方案，让工程师和设计人员在设计周期中能够更快速地做出更明智的决策。同时ANSYS HPC能在拥有数以万计的处理器的系统上提供线性扩展。HPC的意义不仅仅限于内核数量的增加。ANSYS还可对处理器架构、模型分区算法、优化通信以及处理器间的负载均衡进行优化，能在各种仿真模型上以惊人的速度提供结果。

湍流模型

绝大多数的工业流动为湍流。因此，ANSYS CFX软件一直致力于提供并开发先进的湍流模型，用来有效并准确地捕获湍流。湍流模型对CFD计算影响较大，尤其是复杂构型的阻力评估，存在层流到湍流的转捩，附面层分离、激波诱导附面层分离等复杂的流动现象，常规的二方程湍流模型难以胜任各种复杂流动，CFX拥有包括S-A模型在内的15种湍流模型，其中SST模型+低雷诺数修正可以更准确地模拟中度分离流、低速气动力，对于层流到湍流的转捩流动，可以采用基于SST的转捩模型。

●　准确有效地捕捉湍流效应

●　多种常见的双方程模型和雷诺应力模型

●　提供创新的模型来求解层流到湍流的转捩

●　大量的尺度解析湍流模型

●　嵌入式LES（E-LES）选项

传热和辐射

在许多工业设备像涡轮叶片、发动机缸体和燃烧室，以及建筑和结构中，优化传热都是关键的。在这些应用中，其核心是准确地预测对流传热，其中很多情况下，对固体内的热扩散和辐射传热也起着重要的作用。

ANSYS CFX软件具备新型的共轭传热（CHT）技术，把流体动力学和固体材料的内部导热联合起来计算。CHT区域中固体域的网格可以单独划分，然后用通用网格界面（GGI）和任意非一致网格粘接起来。相关的其它功能包括考虑通过薄挡板的导热、固体间接触面的热阻、固体表面镀膜的热阻、以及由于运动引起的CHT固体域的对流换热。

ANSYS CFX引入了丰富的模型来计算各类流体和固体间的辐射传热，包括全透明、半透明或不透明辐射。为了把效率更大化，在辐射场变化小的区域，辐射网格能自动粗化。它也可以考虑散射的影响。

多相流

完整的模型组合让ANSYS CFX能捕捉多个相间的相互作用，像气体和固体，离散颗粒和液滴，以及自由表面。

●　能洞察难以测量的设备内部

●　能捕捉多个相间的相互作用

●　提供了多流体（VOF）模型

●　用欧拉多相流模型分别求解各相的方程组

●　或者用更经济的混合相模型

●　欧拉多相流模型具备丰富的选项来求解质量、动量和能量交换

反应流

无论是模拟燃气轮机、汽车发动机或燃煤锅炉的燃烧，还是评估建筑物内部及周围和其它结构的火灾安全，ANSYS CFX都提供了丰富的架构来模拟伴随化学反应和燃烧的流动。在ANSYS CFX中，你可以用非预混、局部预混或预混燃烧模型来准确预测如火焰速度、位置、火焰后温度等参数。

●　提供了丰富的架构模拟伴随化学反应和燃烧的流动

●　提供了诸如涡耗散概念、PDF输运及刚性有限速率反应等新模型

●　包括涡破碎和有限速率等成熟的模型

●　扩展连贯小火焰模型（ECFM）适合像内燃机这类特殊的应用

●　反应流模型能处理大量的气体、煤和液体燃料燃烧模拟

●　预测SOx生成、NOx生成和分解的特殊模型

●　反应流模型能和真实气体模型、LES、DES湍流模型联合使用

旋转机械

●　具有准确、稳健和有效的模型和架构，用来模拟所有类型的水泵、风扇、压缩机、燃气涡轮和水轮机

●　对于旋转机械设计和分析提供了多个产品

●　有专用的前后处理工具

●　瞬态的转子—静子功能以更大精度解析了部件间的瞬态相互影响

●　更简单的Stage级间模型的求解比全瞬态转子—静子模型更快速

●　要准确捕捉动静部件间的瞬态相互作用，有不同的选项

●　具有冻结转子模型

流固耦合

借助于ANSYS在多物理场方面深厚的技术基础，以及CFX在流体力学分析方面的优势，ANSYS Mechanical＋CFX强强联合推出了目前优秀的流固耦合（FSI）技术。

●　可以模拟固体运动对流动的影响

●　可以很容易设置流固耦合（FSI）仿真

●　允许很大的边界位移

●　按需自动重新划分网格的选项

侵入固体方法

浸入固体方法是ANSYS CFX中一种附加的FSI功能，由于该方法避免了网格变形和重新划分，因此能模拟固体在流体域内无限制的运动。当浸入的固体在流体域内运动时，重叠区域的流场解会通过施加适当的源项进行调整，以反映固体的存在。固体的运动可以由用户灵活定义，或者由ANSYS CFX的刚体求解器获得。

ANSYS CFX中完全集成了隐式6自由度刚体求解器，在给定刚体的质量和转动惯量后，施加在刚体上的力和力矩的计算结果能让边界、域、子域实现运动。其应用包括油箱从飞机分离、船体在波浪影响下的运动等。

CFX增强功能和产品选项

●　几何结构特征清除和编辑

●　六西格玛分析和设计探索

●　网格剖分

●　旋转机械专用的附加模块

●　快速2-D通流分析

●　快速3-D叶片设计工具

●　涡轮专用的网格剖分工具