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ANSYSFLUENT模拟技术简介硕环工1512152223027房慧德1ANSYS是世界上著名的大型通用有限元计算软件，它包括热、电、磁、流体和结构等诸多模块，具有强大的求解器和前、后处理功能，为我们解决复杂、庞大的工程项目和致力于高水平的科研攻关提供了一个优良的工作环境。ANSYS本身不仅具有较为完善的分析功能，同时也为用户自己进行二次开发提供了友好的开发环境。ANSYS程序自身有着较为强大三维建模能力，仅靠ANSYS的GUI(图形界面)就可建立各种复杂的几何模型；此外，ANSYS还提供较为灵活的图形接口及数据接口。因而，利用这些功能，可以实现不同分析软件之间的模型转换。2计算流体动力学(ComputationalFluidDynamics,简称CFD)是通过计算机数值计算和图像显示，对包含有流体流动和热传导等相关物理现象的系统所做的分析。CFD的基本思想：把原来在时间域及空间域上连续的物理量的场，如速度场和压力场，用一系列有限个离散点上的变量值的集合来代替，通过一定的原则和方式建立起关于这些离散点上场变量之间关系的代数方程组，然后求解代数方程组获得场变量的近似值。3商用CFD软件使许多不擅长CFD的其它专业研究人员能够轻松地进行流动数值计算，从而使研究人员从编制繁杂、重复性的程序中解放出来，以更多的精力投入到考虑所计算的流动问题的物理本质、问题的提法、边界（初值）条件和计算结果的合理解释等重要方面，这样佳地发挥了商用CFD软件开发人员和其它专业研究人员各自的智力优势，为解决实际工程问题开辟了道路。4•CFD与实验研究（EFD）相比有独特的优势–不需要实验模型、风洞等，可节省大量的时间和经费–可以获得远比实验数据丰富、直观的三维流场结果–可以模拟许多难以进行实验的流动问题–能实现计算机的“虚拟”设计/分析，一定程度代替制造和测试–能认识和探索许多新的流动问题–CFD技术已有较高的水平，并在发展；同时计算机运算能力每3年提高一倍，两者结合使CFD的作用越来越强。为什么需要CFD？5DesignModelerProEngineer设置几何形状生成2D或3D网格其它软件包，如CAD，CAE等FLUENT网格输入及调整物理模型边界条件流体物性确定计算结果后处理Mesh、ICEMCFD2D三角网格3D四面体网格2D和3D混合网格prePDFPDF查表2D或3D网格几何形状或网格PDF程序网格边界和（或）体网格边界网格FLUENT软件结构61.模型构建：DesignModeler、ProE2.网格生成：Mesh、ICEMCFD3.设置参数：FLUENT4.计算结果：FLUENT5.结果分析：FLUENT、ResultsFLUENT求解步骤ANSYSWorkBench7模型特点及适用范围S-A模型大网格低成本湍流模型，适用于模拟中等复杂的内流和外流以及压力梯度下的边界层流动k-ε模型标准优缺点明确，适用于初始迭代、设计选型和参数研究重整化适用于涉及快速应变、中等涡和局部转捩的复杂剪切流动可实现计算精度高于重整化k-ε模型标准k-ω模型在模拟近壁面边界层、自由剪切和低雷诺数流动时性能更好。可以用于模拟转捩和逆压梯度下的边界层分离(空气动力学中的外流模拟和旋转机械)SSTk-ω模型与标准k-ω模型性能类似，对壁面距离的依赖使得它不适合于模拟自由剪切流动。RSM模型基于雷诺平均的湍流模型，避免各向同性涡粘性假设，需要较多的CPU时间和内存消耗，适用于模拟强漩涡流等复杂三维流动LES模型适用于模拟瞬态的大尺度涡求解器选择8FLUENT实例剖析旋风除尘器910网格横剖图1112实例剖析2：喷淋塔下方为气流入口，上方为气流出口，入口处有伞帽结构。1314流场内气流轨迹图15速度分布云图和矢量图16加装喷头后水流轨迹17计算机模拟技术在许多工业领域中兴起，目前用来模拟复杂流体力学问题的模型（如喷射火焰、浮升燃烧、多项或多元流动模型）正在通过CFD软件，被越来越多的应用。这些程序在工业中的不断使用清楚地表明了CFD可用于分析那些迫切需要解决的实际问题。随着计算机硬件性能的提升，计算时间逐渐缩短，工程上将会更加依赖CFD工具获得正确的分析结果。18