Ansys CFX发展历程及2021新功能全览

CFX是AEA Technology公司为解决工业实际问题开发的CFD商业仿真软件，这是全球第一个通过ISO9001质量认证的大型商业CFD软件。1995年CFX收购了旋转机械领域著名的加拿大公司ASC公司，推出了专业旋转机械设计与分析软件CFX-TASCflow，一度占据超过90%以上旋转机械CFD市场份额。

1995年，CFX成功实现了全隐式多网格耦合算法，该算法以其稳健的收敛性能和优异的运算速度，成为CFD发展的里程碑。CFX采用有限体积法，在保证有限体积法守恒特性的基础上，吸收了有限元法的数值精确性。CFX在湍流模型上一直是业界领先，最先使用了SST转捩模型、大涡模拟和分离涡模拟等高级湍流模型。2003年，CFX加入全球最大的CAE仿真软件Ansys大家庭。CFX用户得到从结构力学、传热学到电磁学在内的多物理场耦合整体解决方案。

Ansys CFX最新功能介绍

Ansys CFX从前处理、求解到后处理提供一系列专门针对旋转机械的功能更新，以提升仿真精度和计算效率：

1.GEKO湍流模型

最新添加的GEKO湍流模型由Ansys 湍流模型专家Florian Mentor研发，允许用户根据需要调整控制参数以定制适合自身问题的湍流模型。用户可对射流系数、近壁面系数、分离系数和混合系数进行调整，以修正不同位置处的流速分布、近壁面边界层内的剪切应力、换热系数和气流分离点的位置，进而对叶片气动性能产生影响

   GEKO湍流模型修正翼根角区处的过度提前分离预测
 

2.多工况并行计算和特性线图创建

用户可在CFX Pre中通过导入数表的方式直接创建多工况计算案例，并在求解界面中选择多工况并行计算求解和实时监测。计算完成后可生成单一的计算结果文件并创建不同类型的特性线图。

   Operating Map特性线创建功能

3.GPU加速瞬态计算结果动画生成

CFX瞬态叶栅模型(TBR)可对瞬态叶轮机械问题仿真的同时大幅降低计算消耗的资源，在叶片进口畸变、尾迹干扰、叶片颤振等问题得到广泛应用。新版本目前支持GUP在CFX Post中对TBR模型的计算结果动画进行加速生成，用户同时可在动画播放过程中从不同角度查看动画效果：

   GPU加速叶片颤振动画效果生成

4.全新气冷涡轮叶片仿真处理流程

SCDM可对复杂气冷涡轮叶片内部冷却流道进行快速抽取，并与主流计算域进行组合；全新Fluent Meshing多面体网格和六面体核心网格功能可高效、高质量一次性生成叶片固体和流体域的网格，同时CFX支持导入由Fluent Meshing生成的六面体核心网格导入和共轭传热仿真分析。

CFX经典的BFC气膜冷却模型新增了用户自定义坐标系用于定义气膜孔位置，同时用户可在CFX Pre中对气膜孔位置进行参数化定义和并行求解计算。

可对流体域、固体域设置不同的时间尺度以加速叶片共轭传热收敛。

5.其他旋转机械相关更新

在网格前处理、边界条件和求解设置方面CFX也进行了一系列更新：

• TurboGrid可生成二次流网格模拟叶顶间隙泄露；配合CFX新增的旋转参考密度法可极大加速叶顶间隙高压力/密度区域收敛速度：

• CFX新增的无反射边界条件可防止在瞬态分析时，气流在进出口边界位置的反射以提升仿真精度：

• CFX Solver更新多级优化加速求解速度，大幅提升多级叶片计算收敛速度：

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