ANSYS流體動(dòng)力學(xué)仿真新功能

ANSYS流體動(dòng)力學(xué)仿真新功能匯報(bào)人：AA2024-01-17CATALOGUE目錄引言網(wǎng)格劃分與優(yōu)化物理模型與邊界條件數(shù)值計(jì)算方法改進(jìn)后處理與結(jié)果可視化應(yīng)用案例展示與分析總結(jié)與展望引言01目的和背景隨著工程領(lǐng)域?qū)α黧w動(dòng)力學(xué)仿真的需求日益增長(zhǎng)，提升仿真效率成為迫切需求。ANSYS新功能旨在通過(guò)改進(jìn)算法和增強(qiáng)計(jì)算能力，顯著提高仿真速度。拓展應(yīng)用領(lǐng)域ANSYS流體動(dòng)力學(xué)仿真已廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車(chē)、能源等領(lǐng)域。新功能將進(jìn)一步拓展其在生物醫(yī)學(xué)、環(huán)境科學(xué)和微電子等新興領(lǐng)域的應(yīng)用。加強(qiáng)與其他軟件的集成為提升用戶(hù)體驗(yàn)和工作效率，ANSYS新功能將更加注重與其他工程設(shè)計(jì)軟件的集成，實(shí)現(xiàn)無(wú)縫對(duì)接和協(xié)同工作。提升仿真效率智能化后處理增強(qiáng)后處理功能，提供豐富的數(shù)據(jù)可視化選項(xiàng)和自動(dòng)化報(bào)告生成工具。新功能將引入智能化技術(shù)，協(xié)助用戶(hù)更高效地分析和理解仿真結(jié)果。高級(jí)網(wǎng)格劃分技術(shù)采用最新的網(wǎng)格劃分算法，自動(dòng)生成高質(zhì)量的計(jì)算網(wǎng)格，減少用戶(hù)手動(dòng)調(diào)整網(wǎng)格的工作量，同時(shí)提高仿真精度。并行計(jì)算支持利用高性能計(jì)算機(jī)集群進(jìn)行并行計(jì)算，大幅縮短仿真時(shí)間。新功能將提供靈活的并行計(jì)算選項(xiàng)，以適應(yīng)不同規(guī)模和復(fù)雜度的仿真任務(wù)。多物理場(chǎng)耦合分析強(qiáng)化多物理場(chǎng)耦合分析能力，實(shí)現(xiàn)在同一仿真環(huán)境中對(duì)流體、固體、熱傳導(dǎo)等多種物理現(xiàn)象的聯(lián)合分析，提高仿真結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。新功能概述網(wǎng)格劃分與優(yōu)化02規(guī)則的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，適用于簡(jiǎn)單幾何形狀，計(jì)算效率高。結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格混合網(wǎng)格不規(guī)則的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，適用于復(fù)雜幾何形狀，靈活性高。結(jié)合結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格和非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格的優(yōu)點(diǎn)，適用于復(fù)雜流場(chǎng)模擬。030201網(wǎng)格類(lèi)型及特點(diǎn)根據(jù)幾何形狀自動(dòng)生成網(wǎng)格，適用于簡(jiǎn)單模型。自動(dòng)網(wǎng)格劃分用戶(hù)自定義網(wǎng)格大小和分布，適用于復(fù)雜模型。手動(dòng)網(wǎng)格劃分根據(jù)流場(chǎng)變化自動(dòng)調(diào)整網(wǎng)格大小和分布，提高計(jì)算精度。自適應(yīng)網(wǎng)格劃分網(wǎng)格劃分方法通過(guò)比較不同網(wǎng)格密度下的計(jì)算結(jié)果，確定合適的網(wǎng)格大小。網(wǎng)格無(wú)關(guān)性驗(yàn)證在關(guān)鍵區(qū)域增加網(wǎng)格密度，提高計(jì)算精度。局部加密通過(guò)算法調(diào)整網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)位置，使網(wǎng)格更加光滑，減少計(jì)算誤差。網(wǎng)格平滑利用并行計(jì)算技術(shù)加速網(wǎng)格生成和計(jì)算過(guò)程，提高計(jì)算效率。并行計(jì)算網(wǎng)格優(yōu)化策略物理模型與邊界條件03湍流模型包括k-ε模型、k-ω模型等，用于模擬復(fù)雜的湍流流動(dòng)。多相流模型支持氣液、液液等多相流動(dòng)模擬，可分析混合物中的相分離、相變等現(xiàn)象。熱傳導(dǎo)模型用于模擬固體和流體之間的熱傳導(dǎo)過(guò)程，可分析溫度場(chǎng)分布及熱應(yīng)力等問(wèn)題。常用物理模型介紹可設(shè)置速度入口、壓力入口等，定義流動(dòng)進(jìn)入域的速度、壓力等參數(shù)。入口邊界條件可設(shè)置壓力出口、自由出流等，定義流動(dòng)離開(kāi)域的壓力、速度等參數(shù)。出口邊界條件可設(shè)置無(wú)滑移壁面、滑移壁面等，定義壁面對(duì)流動(dòng)的影響。壁面邊界條件邊界條件設(shè)置方法將仿真結(jié)果與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，驗(yàn)證模型的準(zhǔn)確性。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比通過(guò)不同網(wǎng)格密度的仿真結(jié)果對(duì)比，驗(yàn)證網(wǎng)格對(duì)結(jié)果的影響。網(wǎng)格無(wú)關(guān)性驗(yàn)證分析不同參數(shù)對(duì)仿真結(jié)果的影響程度，為模型校準(zhǔn)提供依據(jù)。參數(shù)敏感性分析模型驗(yàn)證與校準(zhǔn)數(shù)值計(jì)算方法改進(jìn)04將計(jì)算區(qū)域劃分為一系列不重復(fù)的控制體積，并使每個(gè)網(wǎng)格點(diǎn)周?chē)幸粋€(gè)控制體積?？刂企w積法對(duì)守恒型控制方程在控制體積上作積分，以推導(dǎo)出離散化方程。積分守恒型方程適用于流體動(dòng)力學(xué)、傳熱學(xué)等領(lǐng)域的仿真計(jì)算。應(yīng)用領(lǐng)域有限體積法原理及應(yīng)用離散化方法包括有限差分法、有限元法和有限體積法等。選擇原則根據(jù)問(wèn)題的性質(zhì)、計(jì)算精度和計(jì)算資源等因素進(jìn)行選擇。影響不同的離散化方法會(huì)對(duì)計(jì)算精度、穩(wěn)定性和計(jì)算效率等方面產(chǎn)生影響。離散化方法選擇及影響殘差收斂標(biāo)準(zhǔn)通過(guò)監(jiān)測(cè)殘差的大小來(lái)判斷計(jì)算是否收斂，當(dāng)殘差小于設(shè)定閾值時(shí)認(rèn)為計(jì)算收斂。監(jiān)測(cè)點(diǎn)收斂標(biāo)準(zhǔn)在關(guān)鍵位置設(shè)置監(jiān)測(cè)點(diǎn)，通過(guò)監(jiān)測(cè)點(diǎn)上的物理量變化來(lái)判斷計(jì)算是否收斂。全局收斂標(biāo)準(zhǔn)綜合考慮整個(gè)計(jì)算區(qū)域的物理量變化，當(dāng)全局誤差小于設(shè)定閾值時(shí)認(rèn)為計(jì)算收斂。收斂性判斷標(biāo)準(zhǔn)后處理與結(jié)果可視化05數(shù)據(jù)輸出格式及轉(zhuǎn)換工具數(shù)據(jù)輸出格式ANSYS支持多種數(shù)據(jù)輸出格式，如Paraview、Ensight、FieldView等，方便用戶(hù)在不同平臺(tái)進(jìn)行后處理和結(jié)果可視化。轉(zhuǎn)換工具提供轉(zhuǎn)換工具，可將ANSYS原生格式轉(zhuǎn)換為其他常用格式，如STL、VRML、OBJ等，以滿(mǎn)足不同需求。等值面/等值線通過(guò)繪制等值面或等值線，可直觀展示流體動(dòng)力學(xué)仿真結(jié)果中的壓力、速度、溫度等參數(shù)分布。云圖采用云圖方式展示結(jié)果數(shù)據(jù)，可清晰呈現(xiàn)參數(shù)在空間上的變化趨勢(shì)和梯度分布。流線圖流線圖可揭示流體運(yùn)動(dòng)軌跡和流動(dòng)特性，有助于分析流場(chǎng)結(jié)構(gòu)和渦旋等現(xiàn)象。結(jié)果可視化方法展示03020103動(dòng)畫(huà)渲染與導(dǎo)出利用ANSYS內(nèi)置的渲染工具或第三方軟件對(duì)動(dòng)畫(huà)進(jìn)行渲染和導(dǎo)出，生成高質(zhì)量的動(dòng)畫(huà)文件，便于分享和展示。01動(dòng)畫(huà)參數(shù)設(shè)置合理設(shè)置動(dòng)畫(huà)參數(shù)，如時(shí)間步長(zhǎng)、幀率等，以保證動(dòng)畫(huà)流暢度和準(zhǔn)確性。02關(guān)鍵幀選取根據(jù)仿真結(jié)果特點(diǎn)，選取關(guān)鍵幀進(jìn)行動(dòng)畫(huà)展示，以突出重點(diǎn)和分析關(guān)鍵過(guò)程。動(dòng)畫(huà)生成技巧分享應(yīng)用案例展示與分析06車(chē)內(nèi)氣流組織優(yōu)化針對(duì)汽車(chē)內(nèi)部空間，通過(guò)仿真分析乘客艙內(nèi)的氣流分布、溫度場(chǎng)和舒適度，優(yōu)化空調(diào)出風(fēng)口位置、風(fēng)量和溫度控制策略。汽車(chē)涉水性能分析模擬汽車(chē)在不同水深和流速下的行駛過(guò)程，分析車(chē)輛涉水時(shí)的水動(dòng)力性能及車(chē)身結(jié)構(gòu)安全性。汽車(chē)外流場(chǎng)分析利用ANSYS流體動(dòng)力學(xué)軟件對(duì)汽車(chē)外部流場(chǎng)進(jìn)行仿真，分析車(chē)身形狀、進(jìn)氣口、尾翼等設(shè)計(jì)對(duì)空氣阻力和升力的影響。汽車(chē)空氣動(dòng)力學(xué)仿真案例發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)流場(chǎng)分析針對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部復(fù)雜流道，進(jìn)行精細(xì)化網(wǎng)格劃分和流場(chǎng)仿真，分析燃燒室、渦輪等關(guān)鍵部件的性能和效率。航空航天器熱環(huán)境分析考慮高速飛行時(shí)氣動(dòng)加熱效應(yīng)，對(duì)航空航天器表面溫度分布、熱防護(hù)系統(tǒng)性能等進(jìn)行仿真評(píng)估。飛行器氣動(dòng)布局設(shè)計(jì)利用ANSYS流體動(dòng)力學(xué)軟件對(duì)飛行器整體氣動(dòng)布局進(jìn)行仿真，評(píng)估不同設(shè)計(jì)方案對(duì)升力、阻力和穩(wěn)定性的影響。航空航天領(lǐng)域應(yīng)用案例通過(guò)構(gòu)建水庫(kù)大壩及泄洪設(shè)施的三維模型，利用ANSYS流體動(dòng)力學(xué)軟件模擬不同泄洪方案下的水流運(yùn)動(dòng)特性，評(píng)估泄洪能力和對(duì)下游河道的影響。水庫(kù)大壩泄洪能力評(píng)估基于歷史地形數(shù)據(jù)和河流動(dòng)力學(xué)原理，利用ANSYS流體動(dòng)力學(xué)軟件模擬河流長(zhǎng)時(shí)間尺度的演變過(guò)程，預(yù)測(cè)未來(lái)河道形態(tài)和變化趨勢(shì)。河流河道演變預(yù)測(cè)針對(duì)水力發(fā)電站引水系統(tǒng)、水輪機(jī)、發(fā)電機(jī)等關(guān)鍵設(shè)備，進(jìn)行流場(chǎng)仿真和性能優(yōu)化，提高發(fā)電效率和經(jīng)濟(jì)效益。水力發(fā)電站效能優(yōu)化水利工程領(lǐng)域應(yīng)用案例總結(jié)與展望07多物理場(chǎng)耦合仿真高性能計(jì)算支持先進(jìn)的湍流模型智能化后處理新功能亮點(diǎn)回顧ANSYS流體動(dòng)力學(xué)仿真軟件實(shí)現(xiàn)了多物理場(chǎng)（如流體、結(jié)構(gòu)、電磁等）之間的耦合仿真，能夠更真實(shí)地模擬實(shí)際工程問(wèn)題。軟件支持大規(guī)模并行計(jì)算，能夠充分利用高性能計(jì)算機(jī)資源，提高仿真計(jì)算效率。引入了多種先進(jìn)的湍流模型，如大渦模擬（LES）、分離渦模擬（DES）等，能夠更準(zhǔn)確地模擬復(fù)雜流動(dòng)現(xiàn)象。提供了豐富的后處理工具，支持?jǐn)?shù)據(jù)可視化、動(dòng)畫(huà)生成、報(bào)告自動(dòng)生成等功能，方便用戶(hù)進(jìn)行結(jié)果分析和展示。未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)預(yù)測(cè)深度學(xué)習(xí)與流體仿真結(jié)合隨著深度學(xué)習(xí)技術(shù)的發(fā)展，未來(lái)有望將深度學(xué)習(xí)與流體仿真相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)更快速、更準(zhǔn)確的仿真計(jì)算。