流体仿真软件对比与选择

对于研究流体问题，现在主流的数值模拟软件有ANSYS Fluent、Comsol。

区别：Comsol基于有限元算法，Fluent基于有限体积算法。

有限元法和有限体积法解释如下：

1. 有限元法

有限元法是将一个连续的求解域任意分成适当形状的许多微小单元，并于各小单元分片构造插值函数，然后根据极值原理(变分或加权余量法)，将问题的控制方程转化为所有单元上的有限元方程，把总体的极值作为各单元极值之和，即将局部单元总体合成，形成嵌入了指定边界条件的代数方程组，求解该方程组就得到各节点上待求的函数值。有限元法对椭圆型问题有更好的适应牲。有限元求解的速度比有限体积法慢，在商用CFD软件上应用并不广泛。

2. 有限体积法

有限体积法又称为控制体积法，是将计算区域划分为网格，并使每个网格点周围有一个互不重复的控制体积，将待解的微分方程对每个控制体积积分，从而得到一组离散方程。其中的未知数是网格节点上的因变量。子域法加离散，就是有限体积法的基本思想。有限体积法的基本思路易于理解，并能得出直接的物理解释。离散方程的物理意义，就是因变量在有限大小的控制体积中的守恒原理，如同微分方程表示因变量在无限小的控制体积中的守恒原理一样。

总结：现在的流体计算一般使用有限体积法，其精度较好且计算速度很快。Fluent基于有限体积法，对其他软件（几何、网格）的接口丰富，支持也较好，因此只做流体仿真还是Fluent好。Comsol基于有限元法，实现了多物理场耦合，且界面友好，可自定义方程，但对其他软件支持有限，且其自身的几何建模基于文字定义，对于复杂模型建模相当麻烦。正是由于Comsol基于有限元法，实现了多物理层耦合，但不可避免损地失了计算效率稳定性等，因此收敛性相对较差。

对于简单模型，两者差不多。对于复杂模型，建议Fluent/CFX，或者开源的OpenFOAM，开源意味着自己写算法，这对数学功底和C++有一定要求。