FLUENT是通用CFD軟件包,用來模擬從不可壓縮到高度可壓縮范圍內的復雜流動。由于采用了多種求解方法和多重網(wǎng)格加速收斂技術,因而FLUENT能達到最佳的收斂速度和求解精度。靈活的非結構化網(wǎng)格和基于解的自適應網(wǎng)格技術及成熟的物理模型,使FLUENT在轉換與湍流、傳熱與相變、化學反應與燃燒、多相流、旋轉機械、動/變形網(wǎng)格、噪聲、材料加工、燃料電池等方面有廣泛應用。目前與FLUENT配合最好的標準網(wǎng)格軟件是ICEM,而不是早已過時的GAMBIT。
功能簡介
FLUENT系列軟件包括通用的CFD軟件FLUENT、POLYFLOW、FIDAP,工程設計軟件FloWizard、FLUENT for CATIAV5,TGrid、G/Turbo,CFD教學軟件FlowLab,面向特定專業(yè)應用的ICEPAK、AIRPAK、MIXSIM軟件等;
FLUENT軟件包含基于壓力的分離求解器、基于壓力的耦合求解器、基于密度的隱式求解器、基于密度的顯式求解器,多求解器技術使FLUENT軟件可以用來模擬從不可壓縮到高超音速范圍內的各種復雜流場。FLUENT軟件包含非常豐富、經(jīng)過工程確認的物理模型,可以模擬高超音速流場、轉捩、傳熱與相變、化學反應與燃燒、多相流、旋轉機械、動/變形網(wǎng)格、噪聲、材料加工等復雜機理的流動問題;
FLUENT軟件的動網(wǎng)格技術處于絕對領先地位,并且包含了專門針對多體分離問題的六自由度模型,以及針對發(fā)動機的兩維半動網(wǎng)格模型;
POLYFLOW是基于有限元法的CFD軟件,專用于粘彈性材料的層流流動模擬。它適用于塑料、樹脂等高分子材料的擠出成型、吹塑成型、拉絲、層流混合、涂層過程中的流動及傳熱和化學反應問題;
FloWizard是高度自動化的流動模擬工具,它允許用戶進行設計及在產品開發(fā)的早期階段迅速而準確地驗證設計。它引導用戶從頭至尾地完成模擬過程,使模擬過程變得非常容易;
FLUENT for CATIAV5是專門為CATIA用戶定制的CFD軟件,將FLUENT完全集成在CATIAV5內部,用戶就像使用CATIA其他分析環(huán)境一樣使用FLUENT軟件;
G/Turbo是專業(yè)的葉輪機械網(wǎng)格生成軟件;
AIRPAK是面向HVAC工程師的CFD軟件,并依照ISO7730標準提供舒適度、PMV、PPD等衡量室內外空氣質量(IAQ)的技術指標;
MIXSIM是專業(yè)的攪拌槽CFD模擬軟件;
除FLUENT外,常用的CFD軟件及相關仿真軟件還有專業(yè)三維流場分析軟件——CFX、三維CFD快速求解器——CART3D、流體系統(tǒng)仿真、設計與優(yōu)化平臺——Flowmaster、專業(yè)的離散元仿真分析軟件——EDEM等。
軟件特點
FLUENT軟件具有以下特點:
FLUENT軟件采用基于完全非結構化網(wǎng)格的有限體積法,而且具有基于網(wǎng)格節(jié)點和網(wǎng)格單元的梯度算法;
定常/非定常流動模擬,而且新增快速非定常模擬功能;
FLUENT軟件中的動/變形網(wǎng)格技術主要解決邊界運動的問題,用戶只需指定初始網(wǎng)格和運動壁面的邊界條件,余下的網(wǎng)格變化完全由解算器自動生成。網(wǎng)格變形方式有三種:彈簧壓縮式、動態(tài)鋪層式以及局部網(wǎng)格重生式。其局部網(wǎng)格重生式是FLUENT所獨有的,而且用途廣泛,可用于非結構網(wǎng)格、變形較大問題以及物體運動規(guī)律事先不知道而完全由流動所產生的力所決定的問題;
FLUENT軟件具有強大的網(wǎng)格支持能力,支持界面不連續(xù)的網(wǎng)格、混合網(wǎng)格、動/變形網(wǎng)格以及滑動網(wǎng)格等。值得強調的是,F(xiàn)LUENT軟件還擁有多種基于解的網(wǎng)格的自適應、動態(tài)自適應技術以及動網(wǎng)格與網(wǎng)格動態(tài)自適應相結合的技術;
FLUENT軟件包含三種算法:非耦合隱式算法、耦合顯式算法、耦合隱式算法,是商用軟件中最多的;
FLUENT軟件包含豐富而先進的物理模型,使得用戶能夠精確地模擬無粘流、層流、湍流。湍流模型包含Spalart-Allmaras模型、k-ω模型組、k-ε模型組、雷諾應力模型(RSM)組、大渦模擬模型(LES)組以及最新的分離渦模擬(DES)和V2F模型等。另外用戶還可以定制或添加自己的湍流模型;
適用于牛頓流體、非牛頓流體;
含有強制/自然/混合對流的熱傳導,固體/流體的熱傳導、輻射;
化學組份的混合/反應;
自由表面流模型,歐拉多相流模型,混合多相流模型,顆粒相模型,空穴兩相流模型,濕蒸汽模型;
融化溶化/凝固;蒸發(fā)/冷凝相變模型;
離散相的拉格朗日跟蹤計算;
非均質滲透性、慣性阻抗、固體熱傳導,多孔介質模型(考慮多孔介質壓力突變);
風扇,散熱器,以熱交換器為對象的集中參數(shù)模型;
慣性或非慣性坐標系,復數(shù)基準坐標系及滑移網(wǎng)格;
動靜翼相互作用模型化后的接續(xù)界面;
基于精細流場解算的預測流體噪聲的聲學模型;
質量、動量、熱、化學組份的體積源項;
豐富的物性參數(shù)的數(shù)據(jù)庫;
磁流體模塊主要模擬電磁場和導電流體之間的相互作用問題;
連續(xù)纖維模塊主要模擬纖維和氣體流動之間的動量、質量以及熱的交換問題;
高效率的并行計算功能,提供多種自動/手動分區(qū)算法;內置MPI并行機制大幅度提高并行效率。另外,F(xiàn)LUENT特有動態(tài)負載平衡功能,確保全局高效并行計算;
FLUENT軟件提供了友好的用戶界面,并為用戶提供了二次開發(fā)接口(UDF);
FLUENT軟件采用C/C++語言編寫,從而大大提高了對計算機內存的利用率;
在CFD軟件中,F(xiàn)luent軟件是目前國內外使用最多、最流行的商業(yè)軟件之一。Fluent的軟件設計基于“CFD計算機軟件群的概念”,針對每一種流動的物理問題的特點,采用適合于它的數(shù)值解法在計算速度、穩(wěn)定性和精度等各方面達到最佳。由于囊括了Fluent Dynamical International比利時PolyFlow和Fluent Dynamical International(FDI)的全部技術力量(前者是公認的在黏彈性和聚合物流動模擬方面占領先地位的公司,后者是基于有限元方法CFD軟件方面領先的公司 ),因此Fluent具有以上軟件的許多優(yōu)點。
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