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科学计算法的三维可视化——CFX的应用及实例 CFX简介 全球第一个通过ISO9001质量认证的大型商业CFD软件，是英国AEA Technology 公司为解决其在科技咨询服务中遇到的工业实际问题而开发。 ANSYS CFX: 强大的用户扩展性 丰富的物理模型 精确的计算结果 应用领域 : 航空航天、旋转机械、能源、石油化工、机械制造、汽车、 生物技术、水处理、火灾安全、冶金、环保等领域. CFX的功能 CFX的特点——精确性 独有的 有限元 和 有限体积法 优点的结合 先进的湍流模型： SST 模型、大涡模型、转捩模型…… CFD 界首创的 以高精度格式直接收敛的商业软件 CFX的特点—— 稳健的收敛性 全隐式耦合多重网格求解器 第二代的新求解技术较传统方 法在 计算速度 上 提高了 1 个数量级 免去繁琐调试、节省计算资源 涡轮增压器 , 跨音速流动 , 140 万节点 CFX的特点—— 强大的后处理 提供对结果量化和可视化分析的功能 CFX-Post 也提供针对旋转机械的专业处理模块 CFX的特点——旋转机械解决方案 CFX的特点——耦合问题 独有的流固耦合 ? 第一次由一个供应商提供一套 完整完整完整完整 的流固耦合解决方案 ? 目前的绝对热点问题 电、磁、流体耦合 ? 磁流体力学、电流体力学。 ? 新的市场扩展点 CFX的应用——旋转机械分析 VistaCCD Compressor Preliminary Design - PCA TurboSystem Components CFX的应用——旋转机械分析 Blade Editing in 3D CAD Mode Blade Editing in DM 演示! 固体模型设计 编辑中弧面 角度/厚度视图，控制点 定义 椭圆/截断前缘尾缘形状 多个层控制 自动叶尖间隙 TurboSystem Design Process CFX的应用——旋转机械分析 Turbo Mesh TurboSystem Components 自动拓扑结构生成 H, J, C, L, O, tip 高度缺省化, 人工控制 快速的体网格生成 分层, 用户控制点, 边切分 CFX的应用——旋转机械分析 Basic CFD Simulation 快速的旋转机械特定 GUI 平凡多通道 自动设置 CFX Solver 旋转机械专用求解器 旋转机械特定的边界条件 旋转坐标系 TurboPost 二维 “unwrapped” 视图 中弧线平均 性能报告 TurboSystem Components TurboPre Basic FEA Simulation TurboSystem Components CFX的应用——旋转机械分析 气动设计 结构设计 机械分析 BladeModeler WB/Simulation CFX的应用实例——旋转机械分析 Siemens ?德国 Boxberg 的VEAG 电厂 ?单级效率提高2％ ?总效率达到 48.5% ?高压缸的比效率达到 94.2% ?中压缸 96.1% ?开发了3DSTM叶片 ?工质范围，从未饱和蒸汽、饱和蒸汽 到过热蒸汽。 CFX的应用实例——能源动力 试验 模拟 未烧烬炭(%) 4.2 8.6 平均出口温度(F) 2175 2155 最大出口温度(F) 2358 2388 Nox(ppmv) 250 234 过氧量(%) 2.5 2.72 Temperature NOx 美国公用事业部 200Mw前后墙燃煤锅炉 4排共24个燃烧器 6个燃烬风口 OFA 网格：312,000 单元 7 种工况 CFX的应用实例——石油化工 澳大利亚联邦科学与工业研究组 织（CSIRO） CFX模拟的流化床内气 泡的形成和发展过程。 瞬态多相流模型 不同时刻气泡体积分数分布 与试验的比较 试验流谱 CFX计算流谱 CFX的应用实例——建筑 帐篷式场馆模拟 优化帐篷形状 场馆内通风口设计 舒适度 总结 [Ansys ICEM CFD ＋ CFX CFD模拟分析的完整解决方案 ? 网格生成 -- Ansys ICEM CFD 消除了阻碍CFD分析效率的最大瓶颈！] ? 流体计算分析 -- ANSYS CFX 第二代CFD分析求解器，同时解决了精确性、稳定性、 快速性、物理问题的丰富性及易用性的问题 ? 流固耦合 – Ansys CFD ＋ Structure 世界上唯一从程序层面彻底解决FSI问题的商业软件系统