ANSYS10.0的重要新功能 - 文章

ANSYS10.0的重要新功能

作者：安世亚太

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延续了ANSYS一贯强大的耦合场技术，ANSYS 10.0新版本功能将灵活性和实践性相融合，在易用性、协同工作以及耦合技术（如流固耦合）等方面有很大提高。

ANSYS 10.0秉承Workbench主旋律，提供给用户可供选择的全自动或个人控制的强大分析软件。ANSYS Workbench提供独一无二的环境，可以直接建立应力分析、电磁分析、计算流体动力学分析或多场耦合分析的模型。通过CAD系统的连通性，可以将模型扩展到上、下游部件，最终完成整个模型的分析。通过Workbench流程，空气动力学分析工程师可以进行CFD设计，同时确认结构特征，这将大幅度缩短设计流程，如图1所示。

图1 设计流程

新版本在核心的网格处理技术上有较大增强，实现了在ANSYS Workbench各个应用程序间共享网格。另外，双向参数互动的CAD接口的稳健性也得到了提高。ANSYS ICEM CFD 10.0通过混合网格剖分新功能和CAD模型细节处理功能，提供了完整的一系列网格划分工具以模拟真实世界，如图2所示。

图2 网格划分和细节处理功能

结合ANSYS CFX和涡轮专用的前后处理CFD功能，ANSYS 10.0版本提供了涡轮机械设计和分析完整的解决方案。ANSYS 10.0加入了旋转机械和叶片设计工具，丰富了Workbench环境下的行业化功能，即ANSYS BladeModeler——针对旋转机械叶片构件的高效的三维设计工具，以及ANSYS TurboGrid——高质量的叶片设计六面体网格划分工具，如图3所示。

图3 旋转机械叶片构件

在机械应用领域，ANSYS 10.0增加了旋转机械的陀螺效应，从而提高了ANSYS对涡轮机械和其他旋转结构的转子动力学分析的能力。在转子结构的动力分析中，ANSYS现在可以通过CORIOLIS命令在静止/旋转参考系中考虑惯性效应，在具有不同角速度的多载荷步模态分析中，可以生成坎贝尔（COMPBELL）图显示自然频率的变化，如图4所示。

图4 转子结构的动力分析

在高频电磁领域，ANSYS 10.0版本提供了一个新的模式端口。此端口大大简化了集成电路（IC）、射频识别（RFID）和射频微机电系统（MEMS）等多种设备分析传输线端口的建模。标准算例显示，利用此端口建模，可以显著缩小模型尺寸，在保证精确的频域计算结果的前提下，可以节约30%~50%的求解时间和内存需求，如图5所示。

图5 新的端口模式

在流体动力学领域，ANSYS CFX 10.0的一个显著进步是全球首次发布的具有预测层流向湍流转捩的商业CFD软件，这就是新增的Menter-Langtry γ-θ模型，如图6所示。

图6 Menter-Langtry γ-θ模型

ANSYS CFX 10.0新增的瞬态拉格朗日颗粒轨道计算功能，可以进行压缩燃烧、颗粒沉淀以及喷雾沉积的模拟计算。

新增的颗粒二次破碎模型能够捕捉液滴在外力作用下发生破碎的情况，有多个现成模型可供使用，同时支持用户自定义选项，如图7所示。

图7 液滴在外力作用下破碎

ANSYS CFX 10.0扩展了多项欧拉多相流模型的功能。正式发布了用于计算气泡流动的各项同性的MUSIG模型，可以用来计算气泡的聚并和破裂。

新增的动能理论模型改善了流化床计算，该模型可以用于计算在离散颗粒相之间因碰撞而产生的受力情况。

多相流的数值计算能力也大为增强。对于密闭系统的多相流，数值计算强化了每一相的守恒，而自由界面和界面张力计算的鲁棒性也有所改善，如图8所示。

图8 多相流模型

在耦合场领域，ANSYS 10.0版本为复杂的流固耦合（FSI）问题提供了更为完善的解决方案。整合了世界一流的应力分析和流体分析技术，形成了一套完整的FSI解决方案。通过进行适合于特定场要求的网格划分，一个单一的几何体可以应用于两种场。它通过将ANSYS Mechanical与ANSYS CFX进行无缝集成，以完成真实的流固耦合分析。用户使用多场耦合求解器MFX，可进行模型运动以及在变形状态中的瞬态或稳态流固耦合分析，例如航空器飞行状态中的结构变形，以及土木工程结构中由于空气的流动而产生的机械振动，如图9所示。

图9 流固耦合分析

ANSYS DesignModeler 10.0提供了中面抽取功能，允许用户对等厚度的实体模型抽取中面，实体的厚度自动传递到创建的中面。既可以手动选择要抽取的面，也可以设定一个厚度范围后进行自动寻找，以寻找符合条件的面，如图10所示。

图10 中面提取功能

ANSYS DesignXplorer提供了一个第三方插件，允许用户利用任何第三方软件按照预设流程进行优化和6Sigma设计，该插件使参数可以在各个第三方软件（或In-house软件）之间传递，这意味着DesignXplorer已经具备了初步流程管理能力，如图11所示。

图11 第三方软件插件功能

为了满足日益增长的对大型复杂问题及时、有效的分析需求，ANSYS 10.0并行求解器还增加了对CPU和通信技术的选择余地。除了支持Ethernet和Gigabit Ethernet外，ANSYS 10.0还支持Myrinet和InfiniBand。相对于以前的架构，ANSYS 10.0能以最少的成本满足高性能的机群计算。

本着以低成本硬件设备提供高性能解决方案的目标，ANSYS现在可以支持Windows XP 64位机的AMD和EMT64芯片集，此项改革解决了许多用户在Windows操作系统下，运行大型模型所面临的2GB的内存限制。另外，ANSYS用户不再需要写硬盘就可以完成整个求解，从而节约了求解时间，对于用户来说，这将帮助他们更加经济有效地解决大型模型问题。ANSYS 10.0并行求解器可以解决高于一亿自由度的大型电磁问题，在CAE行业独树一帜，如图12所示。

图12 解决大型模型问题

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文章内容仅供参考 (投稿) (3/19/2006)


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