CFD 计算流体动力学技术相关软件

CFD 商用软件，如CD-adapco 公司的STAR-CD 软件、奥地利AVL 公司的FIRE 软件以及ANSYS 公司的FLUENT 软件、CFX 软件等。

一、 Ansys 软件 ANSYS Workbench 平台 ^[1]

1. CFD 通用软件

1) FLUENT

通用 CFD 软件包，用来模拟从不可压缩到高度可压缩范围内的复杂流动。由于采用了多种求解方法和多重网格加速收敛技术，因而 FLUENT 能达到最佳的收敛速度和求解精度。灵活的非结构化网格和基于解的自适应网格技术及成熟的物理模型，使 FLUENT 在转捩与湍流、传热与相变、化学反应与燃烧、多相流、旋转机械、动 / 变形网格、噪声、材料加工、燃料电池等方面有广泛应用。

2) CFX

目前， CFX 应用已经遍及航空航天、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 采用了先进的全隐式多重网格算法，可计算的物理问题包括可压与不可压流体、耦合传热、热辐射、多相流、粒子输送过程、化学反应和燃烧等问题，还拥有诸如气蚀、多孔介质、相间传质、非牛顿流、动静干涉、真实气体等大批实用模型。自从 CFX 被纳入 ANSYS 产品大家族后，不到得到改进和完善，目前不需要第三方工具，能与 ANSYS 结构软件直接进行各种流固耦合分析。另外， CFX 与 ANSYS BLADEGEN 、 ANSYS TURBOGRID 软件可以为旋转机械客户提供从设计，网格，求解到后处理的专业解决方案。

3) Fidap

基于有限元方法的通用 CFD 求解器，为一专门解决科学及工程上有关流体力学传质及传热等问题的分析软件，是全球第一套使用有限元法于 CFD 领域的软件，其应用的范围有一般流体的流场、自由表面的问题、紊流、非牛顿流流场、热传、化学反应等等。 FIDAP 本身含有完整的前后处理系统及流场数值分析系统。对问题整个研究的程序，数据输入与输出的协调及应用均极有效率。

4) Polyflow

采用有限元法的 CFD 软件，专用于粘弹性材料的流动模拟。它适用于塑料、树脂等高分子材料的挤出成型、吹塑成型、拉丝、层流混合、涂层过程中的流动及传热和化学反应问题。另外也可用于模拟聚合物问题的流动，如可进行聚合物熔化、石油、洗涤剂、印墨、悬浮物、泥土、液态食品原料及熔融玻璃的流动模拟。多年来， POLYFLOW 在模拟粘弹性流动方面始终领先于其他软件。

2. 前后处理器软件

1) GAMBIT

面向 CFD 分析的高质量的前处理器，其主要功能包括几何建模和网格生成。由于 GAMBIT 本身所具有的强大功能，以及快速的更新，在目前所有的 CFD 前处理软件中， GAMBIT 稳居上游。

2) G/Turbo

对叶轮机械自行开发的前处理器，利用它用户可以快速高效生成叶轮机械网格。 G/Turbo 采用叶片翼型剖面的基本设计定义，以及最小化的用户输入，能在数分钟之内为轴流、离心或者混流式叶轮机械建立网格。而且， G/Turbo 的完全命令语言表明 G/Turbo 可以用于全自动化的参数化研究，这使得 FLUENT 可以与叶轮机械的整个设计过程进行完全耦合。

G/Turbo 提供了独一无二的非结构化网格的生成，所以可以快速建立理想化的几何体，创新设计的特征也可以加入，并且可以对这些特征带来的影响进行分析。 G/Turbo 在几何体建模后可以自动进行前处理而无需给定一些约束，这使得工程师可以在工业可接受的时间框架内对设计模型的真实情况进行精确模拟。

3) TGrid

☆ 专业的完全非结构化网格生成软件，其生成网格不受几何结构复杂性和尺寸限制；
☆ 操作简单，网格生成速度快，适于复杂几何的网格生成；
☆ 网格生成时，仅需提供边界网格，无需提供三维实体几何模型；
☆ 可以从 GAMBIT 、 ANSYS 、 Catia 、 I-DEAS 、 NASTRAN 、 PATRAN 、 Pro/E 、 Hypermesh 等软件中导入面或体网格，而后由 TGrid 生成后续网格；
☆ 具有检查和修复边界网格的功能，方便地生成高质量的流体计算网格；
☆ 简单方便地生成复杂几何的附面层网格；
☆ 集成了 Hexcore 技术，边界附近生成四面体网格，远离边界部分生成六面体网格，充分发挥四面体网格和六面体网格的优点；
☆ 方便的网格质量诊断工具，快速检测网格尺寸与质量。

4) ICEM CFD

作为专业的前后处理器软件，能为所有的主流 CFD 软件提供高质量的网格模型。几乎可以实现所有的通用网格类型，支持上百种求解器，与主流的 CAD 软件有直接接口，另外还有强大的 CAD 创建、修复和网格编辑等功能。

5) Turbogrid

是专门用于涡轮叶栅通道的网格划分工具。内部有丰富的拓扑结构模块，可以对不同的叶片形状选择不同的拓扑结构，对各种复杂旋转机械的叶片自动快速生成高质量的六面体结构网格，还可以对网格拓扑进行编辑，提高网格质量。

3. 专用软件

1) Airpark

面向 HVAC （供暖通风和空气调节）领域工程师的专业人工环境系统分析软件。它可以精确地模拟所研究对象内的空气流动、传热和污染等物理现象，并依照 ISO 7730 标准提供舒适度、 PMV 、 PPD 等衡量室内空气质量（ IAQ ）的技术指标。从而减少设计成本，降低设计风险，缩短设计周期。

2) Icepak

面向工程师开发的专业电子产品热分析软件。 Icepak 软件易学易用，不需要设计人员有专业的 CFD 知识背景。软件内置有大量的电子产品模型、各种风扇库及材料库等，用户只需简单调用即可完成模型设计；从而大大缩短设计周期，节省成本。

3) Mixsim

针对搅拌混合问题的专用 CFD 软件，是一个专业化的前处理器，可建立搅拌槽及混合槽的几何模型，不需要一般计算流力软件的冗长学习过程。它的图形人机接口和组件数据库，让工程师直接设定或挑选搅拌槽大小、底部形状、折流板之配置，叶轮的型式等等。 MixSim 随即自动产生 3 维网络，并启动 FLUENT 做后续的模拟分析。

4) Blade-Modeler

BladeModeler （前身为 BladeGen ）作为涡轮机械叶片的设计软件，为叶片设计工程师提供了使用方便、功能强大的叶片设计工具，能在短时间内设计出各种复杂的叶片，软件内部还为客户提供了有各种工业常见的叶片模扳，可以直接调用。

5) CoolSim

在数据中心有大量计算设备包括服务器，通讯设备和存储设备等。如何处理好这些设备所产生的热量是保证设备稳定工作的一个重要环节。因此，数据中心的制冷目标是为放置设备的支架柜提供足够的特定可接受温度范围内的冷空气。

6) CART3D

CART3D 是 NASA 研究中心开发的专门用于飞行器概念和初步设计的气动设计软件。 CART3D 求解可压的无粘欧拉方程，适用于亚、跨、超音速等各种流速的外气动分析。由于采用了自适应笛卡尔直接网格，网格生成简单方便，使得网格工作量大为减少。另外 CART3D 嵌入 ICEMCFD 后，可以充分利用 ICEM 强大的模型输入、几何处理、网格生成、后处理功能进行快速而准确的求解。

二、 AST 软件 ^[2]

AVL 李斯特公司是全球著名的发动机设计开发、测试及专业CAE 软件供应商，为全球用户设计改进了近千款发动机。其先进模拟技术部门(AST) 致力于动力总成及汽车的CAE 分析软件的开发和应用，遵循现代软件的专业开发流程，通过研发、测试和客户联合研究，反复认证所有软件，从而使软件达到了严格的质量要求，成为发动机性能评估、改进或全新设计等工程项目中最为重要的工具之一。

1. AVL FIRE Engine -- 专业的发动机 CFD 软件

FIRE 能解决所有和发动机有关的 CFD 问题。它能对发动机系统及部件内部的流动、喷雾、混合气形成、壁膜、燃烧、和排放物的形成进行详细的模拟分析。还有专业的尾气后处理模块用于各类催化转化器的研究和优化。

2. AVL FIRE General -- 多用途热流体分析软件

FIRE 通用模块是用于计算不可压和可压热流体流动问题的通用 CFD 软件包。可解决整车内外流包括发动机舱 (underhood) 和空调系统的空气动力学计算。针对外流，气动声学 , 乘客舒适性分析以及挡风玻璃的化冰化雾等专业应用有专设的计算模板。

3. AVL FAME --CFD 和 FEM 的自动网格生成器

FAME 是目前唯一能自动快速生成以六面体为主的高质量混合网格的网格生成器。它也允许用户利用初始拓朴生成以六面体为主的有限元分析专用网格。

4. AVL BOOST -- 发动机热力循环分析软件

BOOST 是发动机系统气体交换和热力性能的仿真软件。它能快速有效地进行发动机优化开发来提高发动机的整体性能。它还能与 FIRE 和 Cruise 相耦合，对复杂的流动现象进行详细分析并对整车的瞬态性能进行精确模拟。同时具有与 FIRE 里同样的尾气后处理模块，用于各类催化转化器的研究和参数优化。

5. AVL EXCITE Power Unit -- 发动机动力学和声学计算

EXCITE Power Unit 是多体非线性受迫振动计算软件，以有限元模型为基础。能计算发动机各部件局部和整体的振动和相关的噪声。

6. AVL EXCITE Timing Drive -- 配气机构计算

EXCITE Timing Drive 是用于正时传动系、变速箱或齿轮箱等轴系和齿轮系动力学仿真计算的专用工具。可计算的正时系统包括：链传动、带传动、齿轮传动等。可进行凸轮型线设计、单个配气机构和发动机整个正时装置的动态模拟。

7. AVL EXCITE Piston&Rings -- 活塞副动力学、窜气量及机油消耗

EXCITE Piston&Rings 是活塞和活塞环动力学分析工具。它可进行活塞和活塞环动力学分析并计算发动机的窜气量和机油消耗。

8. AVL EXCITE Designer -- 曲轴组件的设计分析

EXCITE Designer 以经典理论为基础，是发动机开发初期快速设计曲轴组件布置的一个理想工具。可进行轴系的荷载、扭振、强度分析，以及轴承分析。

9. AVL HYDSIM -- 燃油喷射系统模拟软件

HYDSIM 是以一维的流体动力学和多刚体动力学为基础，对液压和液力机械系统进行动力学分析的软件。它能模拟分析柴油、汽油及其它代用燃料发动机的各种高压燃油喷射系统。

10. AVL CRUISE -- 汽车整车模拟软件

CRUISE 是研究汽车动力性、燃油经济性、排放性能及制动性能的高级模拟分析软件。灵活的模块化理念使得 CRUISE 可以对任意结构型式的汽车传动系统进行建模和仿真。它可用于汽车开发过程中的动力传动系的匹配、汽车性能预测，还可以用于开发和优化混合动力车、电动汽车动力传动系统及控制系统。

三、 CDAJ 推广软件 ^[3]

CDAJ 公司是亚太地区最大的流体分析（ CFD ）、仿真技术咨询、综合 CAE/CFD 软件供应商之一！

1. 通用流体分析软件 STAR （ STAR 系列产品由 CD-adapco Group 公司开发）

基于其领先的计算流体动力学求解器引入了结构分析计算的求解能力，成为一个流动，传热和应力模拟一体化的通用软件。

1) STAR-CD 专业计算流体力学（ CFD ）分析软件

STAR-CD 的解析对象涵盖基础热流解析，导热、对流、辐射（包含太阳辐射）热问题，多相流问题，化学反应 / 燃烧问题，旋转机械问题，流动噪音问题等。 在最新发布的 v4 版本中， STAR-CD 更是将解析对象扩展到流体 / 结构热应力问题，电磁场问题和铸造领域 。作为最早引入非结构化网格概念的软件， STAR-CD 保持了对复杂结构流域解析的优势，其最新的基于连续介质力学求解器 具有内存占用少、收敛性强、稳定性好的特点，受到全球用户的好评。

STAR-CD 作为重要工具参与了我们国家的许多重大工程项目。例如：高速铁路、汽车开发设计、低排放内燃机、能源化工、动力机械、船舶设计、家电电子、飞行器设计、空间技术等，并为客户取得良好的效益。

2) STAR-CCM+ 新一代专业计算流体力学（ CFD ）分析软件

3) STAR-Design 含 3D CAD 建模流体分析工具 (STAR-SUITE 系列中的入门级软件包 )

4) es-ice 发动机瞬态动网格生成工具

5) CDAJ-ERC 发动机高级燃烧模块

6) STAR-CAD series CAD 软件嵌入式流体分析工具

2. 多目标优化分析软件 modeFRONTIER ( 意大利 ESTECO 公司开发 )

多学科稳健性优化设计软件，搭载了最先进的单 / 多目标分析算法、稳健性设计与评价方法。

3. 一维发动机与整车仿真软件 GT-SUITE （ Gamma Technology 公司开发）

一维发动机与整车仿真软件，能够模拟发动机，驱动系统，曲轴，热管理系统，液力系统，配气机构等。

1) GT-POWER 发动机性能分析模块

2) GT-SUITE-MP 发动机燃油供给系统的设计、分析工具，可以进行整个燃油供给系统的压力和流动的动力学分析。

3) GT-SUITE-RT 硬件在环仿真

4. 多学科耦合分析工具 MpCCI ( MpCCI 由德国 Scopos AG 公司开发。 )

在多学科商业软件之间建立强大的连接，支持并行和分布式计算，并支持跨平台。

5. 电机设计软件 SPEED

一维电机设计分析软件，采用磁路法结合有限元法进行电机设计，具有速度快，操作方便等优点。

6. FIELDVIEW

是由全球著名的后处理软件商 Intelligent Light 开发的一款功能强大的 CFD/FEA 专业后处理软件，可帮助用户采用交互方式研究 CFD/FEA 解算结果，快速提取重要流动特征和关键数据，并具有强大的结果演示及发布功能。

FIELDVIEW 是世界上使用最广泛的 CFD/FEA 后处理软件，适用于 UNIX ， LINUX ， Windows 等多种操作系统，拥有几乎所有商业 CFD 软件的接口，全球已有数千用户，行业应用遍布汽车、航空航天、能源、化工与家电等。

独特的、集成化的生态建筑分析评价系统，通过鼠标即可对多个方案进行比较评价。

[1] http://www.fluentchina.com/ http://ansys.com/

[2] http://www.avlchina.com/

[3] http://www.cdaj-china.com

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