ANSYS基本模块介绍

ANSYS简介

通用仿真 电磁分析 流体力学 行业化分析 模型建造 设计分析 多目标优化 客户化

结构分析解决方案 结构非线性强大分析模块 Mechanical 显式瞬态动力分析工具 LS-DYNA

新一代动力学分析系统 AI NASTRAN 电磁场分析解决方案 流体动力学分析 行业化分析工具 设计人员快捷分析工具 仿真模型建造系统 多目标快速优化工具

CAE客户化及协同分析环境开发平台

开放、灵活的仿真软件，为产品设计的每一阶段提供解决方案

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ANSYS Structure

ANSYS Structure 是ANSYS产品家族中的结构分析模块，她秉承了ANSYS家族产品的整体优势，更专注于结构分析技术的深入开发。除了提供常规结构分析功能外，强劲稳健的非线性、独具特色的梁单元、高效可靠的并行求解、充满现代气息的前后处理是她的四大特色。 ANSYS Structure产品功能 非线性分析 · 几何非线性 · 材料非线性 · 接触非线性 · 单元非线性 动力学分析 ·模态分析 - 自然模态 - 预应力模态 - 阻尼复模态 - 循环模态 · 瞬态分析 - 非线性全瞬态 - 线性模态叠加法 ·响应谱分析 - 单点谱 - 模态 - 谐相应 - 单点谱 - 多点谱 ·谐响应分析 ·随机振动

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叠层复合材料 ·非线性叠层壳单元 ·高阶叠层实体单元 ·特征 - 初应力 - 层间剪应力 - 温度相关的材料属性 - 应力梯度跟踪 - 中面偏置 ·图形化

- 图形化定义材料截面 - 3D方式察看板壳结果 - 逐层查看纤维排布 - 逐层查看分析结果 ·Tsai-Wu失效准则 求解器 ·迭代求解器

- 预条件共轭梯度(PCG) - 雅可比共轭梯度 (JCG)

- 非完全共轭梯度(ICCG)自然模态 · 直接求解器 - 稀疏矩阵 - 波前求解器 ·特征值

- 分块 Lanczos法 - 子空间法 - 凝聚法

- QR阻尼法(阻尼特征值)

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并行求解器

·分布式并行求解器-DDS

-自动将大型问题拆分为多个子域，分发给分布式结构并行机群不同的CPU（或节点）求解

- 支持不限CPU数量的共享式并行机或机群 - 求解效率与CPU个数呈线性提高 · 代数多重网格求解器-AMG

- 支持多达8个CPU的共享式并行机 - CPU每增加一倍，求解速度提高80％ - 对病态矩阵的处理性能优越, , 屈曲分析 · 线性屈曲分析 · 非线性屈曲分析 · 热循环对称屈曲分析 断裂力学分析 · 应力强度因子计算 · J积分计算

· 裂纹尖端能量释放率计算 大题化小 ·P单元技术 ·子结构分析技术 ·子模型分析技术 设计优化 ·优化算法 - 子空间迭代法 - 一阶法 ·多种辅助工具 - 随机搜索法 - 等步长搜索法

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- 乘子计算法 - 最优梯度法 - 设计灵敏度分析 ·拓扑优化 二次开发特征

· ANSYS参数化设计语言(APDL) · 用户可编程特性（UPF） · 用户界面设计语言(UIDL) · 专用界面开发工具（TCL/TK） · 外部命令 概率设计系统(PDS) ·十种概率输入参数 ·参数的相关性 ·两种概率计算方法 - 蒙特卡罗法 *直接抽样

* Latin Hypercube抽样 - 响应面法 *中心合成 *Box-Behnken设计 ·支持分布式并行计算 ·可视化概率设计结果 - 输出响应参数的离散程度 *Statistics * LHistogram * Sample Diagram - 输出参数的失效概率 * Cumulative Function * Probabilities

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- 离散性灵敏度 *Sensitivities * Scatter Diagram * Response Surface 前后处理(AWE)

· 双向参数互动的CAD接口 · 智能网格生成器 · 各种结果的数据处理 · 各种结果的图形及动画显示 · 全自动生成计算报告 支持的硬软件平台 · Compaq Tru UNIX · Hewlett-Packard HP-UX · IBM RS/6000 AIX · Silicon Graphics IRIX · Sun Solaris

· Windows: 2000,NT,XP · Linux

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ANSYS MultiphysicsTM Multiphysics

ANSYS MultiphysicsTM集结构、热、计算流体动力学、高/低频电磁仿真于一体，在统一的环境下实现多物理场及多物理场耦合的仿真分析；精确、可靠的仿真功能可用于航空航天、汽车、电子电气、国防军工、铁路、造船、石油化工、能源电力、核工业、土木工程、冶金与成形、生物医学等各个领域，功能强大的各类求解器可求解从冷却系统到发电系统、从生物力学到MEMS等各类工程结构。

ANSYS MultiphysicsTM的图形用户界面以方便仿真流程而设计，例如“函数编辑器”可方便地输入各类函数载荷，材料定义图形界面可大大简化各类非线性材料的输入，对象相关的结果查看器大大方便了后处理过程。

ANSYS MultiphysicsTM产品功能 结构分析功能 ·线性 ·非线性 —几何非线性 —材料非线性 —单元非线性 —接触非线性 ·静力分析 ·动力分析 —瞬态动力 —模态 —谐相应 —谱 —随机振动 ·屈曲分析 ·拓扑优化

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计算流体动力学 ·稳态/瞬态 ·可压缩/不可压缩 ·层流/湍流 ·牛顿流/非牛顿流 ·自由/强迫/混合对流 ·共轭固体/流体传热 ·面-面辐射传热 ·多组分输运 ·自由表面

·风扇模型与分布阻尼 ·固定/旋转参考系

电磁分析 ·静电场 ·静磁场 ·低频电磁 —谐波分析 —瞬态分析 ·高频电磁 —谐波分析 —模式分析

·电路分析 ·电磁耦合分析

图形及后处理

·求解过程中自动绘制收敛曲线

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热分析

· 稳态/瞬态热分析 · 热传导 · 热对流 · 热辐射 · 热焓相变 声学

· 全耦合液固分析 · 近场与远场

· 谐波分析、瞬态分析、模态分析

耦合场分析 ·热/结构耦合 ·液/固耦合 ·静电/结构耦合 ·静磁/结构耦合 ·声/固耦合 ·热/电耦合 ·热/磁耦合 ·流体/热耦合 ·流体/电磁耦合 ·压电分析 ·机械电路仿真 ·MEMS 求解器 ·迭代求解器

—预条件共轭梯度（PCG）

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—雅可比共轭梯度求解器 (JCG)

—非完全Cholesky共轭梯度求解器(ICCG) ·直接求解器 —系数矩阵求解器 —波前求解器(wavefront) ·特征值求解器 —分块Lanczos法 —子空间法 —凝聚法

—QR阻尼法（阻尼特征值） ·CFD专用求解器 —预条件共轭残差(PCCR) —预条件广义最小残差(PGMR) —预条件双共轭梯度(PBCG) —三对角矩阵算法（TDMA）

·云图、等值线图、矢量图、切片图、粒子轨迹图和动画 ·流体计算结果的自动压力和剪应力积分 ·结果查询和拾取，3D注释

·轴对称、周期对称等计算结果的3D结果扩展 ·透明图、表面纹理

·支持BMP、 EPS、 TIFF、 JPEG、 VRML、 WMF、EMF等标准图形格式 硬件平台

·Compaq Tru UNIX ·Hewlett-Packard HP-UX ·IBM RS/6000 AIX ·Silicon Graphics IRIX ·Sun Solaris

·Intel workstations (Windows2000/NT 4.0/XP Linux)

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ANSYS LS_DYNA LS_DYNA

LS-DYNA 是世界上最著名的通用显式动力分析程序，能够模拟真实世界的各种复杂问题，特别适合求解各种二维、三维非线性结构的高速碰撞、爆炸和金属成型等非线性动力冲击问题，同时可以求解传热、流体及流固耦合问题。在工程应用领域被广泛认可为最佳的分析软件包。与实验的无数次对比证实了其计算的可靠性。

由J.O.Hallquist主持开发完成的DYNA程序系列被公认为是显式有限元程序的鼻祖和理论先导，是目前所有显式求解程序(包括显式板成型程序)的基础代码。1988年J.O.Hallquist创建LSTC公司，推出LS-DYNA程序系列，并于1997年将LS-DYNA2D、LS-DYNA3D、LS-TOPAZ2D、LS-TOPAZ3D等程序合成一个软件包，称为LS-DYNA,其最新版本970版。PC版的前后处理采用ETA公司的FEMB，新开发的后处理为LS-POST。

LS-DYNA功能特点

LS-DYNA程序版是功能齐全的几何非线性（大位移、大转动和大应变）、材料非线性（140多种材料动态模型）和接触非线性（50多种）程序。它以Lagrange算法为主，兼有ALE和Euler算法；以显式求解为主，兼有隐式求解功能；以结构分析为主，兼有热分析、流体-结构耦合功能；以非线性动力分析为主，兼有静力分析功能（如动力分析前的预应力计算和薄板冲压成型后的回弹计算）;军用和民用相结合的通用结构分析非线性有限元程序。 ·分析能力 ·材料模式库(140多种) ·单元库

·接触方式50多种 ·汽车行业的专门功能 ·初始条件、载荷和约束功能 ·自适应网格剖分功能 ·ALE和Euler列式

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·SPH算法

·边界元法 ·隐式求解 ·不可压缩流场分析 ·多功能控制选项 ·前后处理功能

·支持的硬件平台 ·热分析 LS-DYNA应用领域 ·汽车工业 ·航空航天 ·国防工业 ·电子领域 ·制造业 ·建筑业 ·石油工业 ·其它应用 LS-DYNA行业应用实例

LS-DYNA的全球用户1000多家，遍布世界发达国家的研究机构、大学和世界各地的工业部门，在航空航天、汽车、国防工业、石油工业、核工业、电子工业、船舶工业等领域的应用深入广泛，解决了许多理论和实验分析所不能解决的问题，有力的促进了各行业的技术发展，产生了深远的影响。

AI*NASTRAN

——大型复杂结构的新选择

ANSYS公司成立新的开发部门，摒弃旧Nastran体系的弊病，在ANSYS先

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进构架下重新建立新一代动力分析系统AI Nastran。AI Nastran 除了完全兼容其他Nastran的数据文件外，由于采用新的程序架构，在求解效率方面有明显优势。由于采用世界顶级的前后处理器AI Environment，在功能性方面和易用方面较其他Nastran软件也有巨大提高。其强大的动力学分析功能和ANSYS Mechanical强大的非线性分析功能优势互补，形成世界最强的结构分析软件。

AI*NASTRAN产品特性 分析类型

·静力分析 - 有惯性释放的静力 - 微分刚度 - 分段线性 - 循环对称 - 线性屈曲 ·换热

- 稳态（线性和非线性） - 瞬态（线性和非线性） - 角系数的计算 ·结构动力学 - 一般模态

- 频率响应（直接和模态） - 瞬时响应（直接和模态） - 复杂特征解（直接和模态）- 般微分刚度模态 - 一般循环对称模态 ·子结构分析 - 部件综合模态 材料类型

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·各向同性 ·正交各向异性 ·各向异性 ·复合材料 单元类型 ·一维

ROD, BEAM, BAR, ELBOW, BEND, CONROD ·二维

QUAD4、 TRIA3、SHEAR, QUAD8, TRIA6 ·三维

HEXA, HEX8, PENTA, TETRA ·轴对称

TRIARG, TRAPRG, TORDRG, TRIAAX, TRAPAX ·弹簧

ELAS1, ELAS2, ELAS3, ELAS4 ·刚性

RROD, RBAR, RBE1, RBE2, RBE3, RSPLINE, RTEPLT ·专用

oMASSi, CONM1, CONM2, GENEL, DMI, VISC 加载和边界类型 ·静力分析 - 加载 o 点 o 压力

o 重力 o 温度 o 分布 - 边界条件 o 单点

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o 多点 o 强迫位移 ·动力学分析 - 加载 o 时域 o 频域 - 边界条件 o 单点 o 多点 o 强迫运动 ·静态加载类型 传统NASTRAN特性 ·广范围分析类型 ·通用的方程求解器 ·强大的单元库

·NASTRAN结构的数据格式 ·模块程序结构 ·DMAP 求解器

·波音计算机服务（BCS） 库 - Sparse对称求解器 - 非对称求解器 - Lanczos（实和复特征） ·标准NASTRAN求解器 - Symmetric DECOMP

- Inverse Powers with Shifts - Givens

- Modified Givens - Householder

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- FEER 前/后处理器 - AI*Environment - FEMAP - I-DEAS - HyperMesh

电磁场分析解决方案

* 低频电磁分析模块EMAG：采用有限元、边界元等方法对 旋转机械（电动机、发电机）、传感器和执行器、换能器和变压器系统、微机电系统（MEMS）等进行电磁场仿真，并可以与ANSYS其他模块一起进行多能量领域的耦合仿真，全面满足用户需要。

* 高频电磁FEM法专用软件EMAX：采用有限元法的高频电 磁分析模块，具有直观、流程化的用户界面，工程化的界面语言，采用有限元法全波求解技术，可分析谐振、传播、辐射和散射等问题。在高频电磁器件分析方面独具特色。

* 高频电磁MOM/PO/UTD混合法专用软件FEKO：以全波分析技术矩量法（MOM）为基础，结合物理光学法（PO）、一致性几何绕射理论（UTD）和快速多极子法（FMMA），尤其适用于电大尺度问题的电磁计算。在天线设计与布局、RCS、EMC分析方面独具优势。

ANSYS EMAG

在电子、电气工程中，电磁场仿真具有重要意义。ANSYS/Emag采用有限

元、边界元等方法对旋转机械（电动机、发电机）、传感器和执行器、换能器

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和变压器系统、微机电系统（MEMS）等进行电磁场仿真，并可以与ANSYS其他模块一起进行多能量领域的耦合仿真，全面满足用户需要。

ANSYS EMAG产品功能 静电场

- 高阶H单元和自适应P单元 - H单元和P单元 - Trefftz区域远场 - 开放边界 - 电容计算和提取 - 电场力计算 - 网格随移和重划

H单元主要通过增加网格密度来提高计算精度，P方法通过自动改变单元的阶次来满足设定的计算精度要求。对于具有大纵横比的结构（典型应用领域为具有多薄层的IC和MEMS结构），使用混合有限元－边界元技术的Trefftz方法，可以实现用较少网格精确仿真静电场问题，实现对分布式电容的提取。

ANSYS具备先进的静电－结构耦合功能，从而可直接耦合计算电场力－结构变形。同时，结构变形尤其是大变形后会引起电场 计算模型的尺度变化，ANSYS的网格随移和重划功能 为这种耦合计算的精确 性提供了技术上的保障。

静电场分析功能可以在高压开关、高压输电设 备、电子产品防击穿、电子产品电容提取等领域发 挥重要作用。 电流传导分析

- 复杂导体结构中的电流分布 - 焦耳热生成

- 将计算出的分布电流作为磁场分析的激励条件

在微电子封装领域，不同的封装工艺要求对各种IC引脚的焊接方式、焊

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点形状、材料进行电流传导模拟，并分析其周围的磁场分布情况。

用电磁方法进行含杂质金属冶炼、分解、搅拌等过程 中，大电流的具体分布、周围感应场的分析、能源损耗等 需要进行电流传导和焦耳热生成的计算分析。 静磁场和低频交流、瞬态磁场分析 - 基于节点解的二维和三维矢量位方法 - 基于棱边元的三维矢量位方法

- 针对不同连通域和材料组成的三维标量位方法（DSP、RSP、GSP方法） - 线性材料和非线性材料（程序自带/用户输入） - 谐波分析和时变瞬态激励分析 - 绞线圈和块导体 - 速度效应 - 电流和电压激励

- 麦克斯韦方法与虚功方法计算电磁力和力矩 - 线圈电阻、电感和磁链 - 储能及共能

- 感生电流分布、涡流，启动电流 - 功耗（铜损、铁损）

在高电压、大电流等操作人员难以到达的控 制平台中，以及自动控制发展的需要，往往采用 电磁铁等继电设备开关，需要进行电磁力等分析。 在电机领域，需要根据永磁体、静态、交流等不 同加载分析电机的力矩特性、材料饱和、极齿形 状等对电机性能的影响，也需要根据控制电路， 对电机运行情况进行分析，并给出静止、启动和 运行状态下的各种指标。

ANSYS磁场分析功能和控制电路功能可以进行 上述各种分析。在分析中，充分考虑到磁性材料的

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复杂性，ANSYS材料库在提供部分标准材料特性的基础上，允许用户输入特殊非线性材料曲线，并保存供下次分析调用。在三维矢量问题中，针对铁磁材料和永磁材料的连通情况，提供了基于不同简化方法的差分标量位方法（DSP）、减缩标量位方法（RSP）和通用标量位方法（GSP），在相同分析精度的情况下，提高了分析速度。对于需要更高精度的分析计算时，除了采用基于节点的方法以外，还提供基于棱边元的方法，可以更为准确地处理诸如复杂形状电流加载等问题。对采用绞线圈的加载情况，还提供绞线圈单元，通过说明实常数来描述不同的线圈形式。对于电机等分析对象中含用导条等块导体的情况，采用块导体单元进行模拟。对于运动部件切割磁力线产生的反电动势，可以通过设置单元的速度效应属性来进行控制。根据分析和工程实际的要求，提供基于电流和电压的加载方式，还可以根据复杂的控制电路，耦合加载点到二维或三维有限元区域，进行多相、多电路单元的控制电路加载。

磁场求解后，可以在后处理中得到使用麦克斯韦方法和虚功方法计算的电磁力和力矩；可以计算绞线圈等部件的线圈电阻、电感和磁链，可以得到不同部件的储能及共能（非线性材料饱和会导致共能几倍于储能）；可以生成直接耦合到结构和温度场分析的力和焦耳热；并得到感生电流的分布和涡流损耗、线圈损耗等。

电路分析和\"电磁场－电路耦合（场路耦合）\"分析 - 类似SPICE模式的电路单元

- 电阻、电容、电感、二极管等各种元器件 - 电压和电流源（含受控源） - 机电耦合单元

- 鼠标点击的电路创建工具 - 任意复杂放置模拟电路

- 与有限元区域的绞线圈和块导体耦合 - 静态、谐波和瞬态分析

通常，诸如电机、变压器、电磁开关等分析对象的场特性是与其外部连接电路相关的，有限元分析时需要考虑电路的一体化建模和分析。ANSYS提

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供类似SPICE模式的电路建模方式，模拟包括电阻、电容、电感、源、受控源在内的线性电路和包含二极管、齐纳二极管在内的非线性电路。ANSYS自带的电路创建工具可以通过图形化的电路示意图，协助用户方便的建立电路分析模型，直接对有限元场分析区域施加电压、电流等激励载荷，真正实现电路和有限元区电磁场分析的耦合。

由于基于计算机仿真，因此各个元器件可以任意放置，计算机自动判别其串连、并联形式，并通过计算得到各个节点的电压、电流值。在ANSYS中通过节点耦合，可以实现电路与包含了非线性材料在内的绞线圈和块导体有限元区域的耦合。 粒子跟踪和其他

- 电场和磁场分析中的带电粒子轨迹 - 用户自定义单元、文件、宏命令、子程序 - ANSYS参数化设计语言(APDL) - 并行处理

- 优化设计和灵敏度分析 - 随机有限元分析（概率设计） - ……

在进行电场和磁场分析后，ANSYS可以实现对带有一定电荷、质量和初速度的粒子的运动轨迹进行跟踪。

综上，ANSYS提供了一整套用于静态、交流、瞬态低频电磁场分析的完整工具，可以用于静电场、静磁场、电磁场、电路、电流传导等各种分析领域，可以计算各种电磁结构的电磁力、力矩、电感、电阻、电容和焦耳热、场泄漏、饱和、电场强度、磁场强度等各种关心的参数。并可以方便的和ANSYS

的结构场、温度场、流体场等分析模块进行无缝耦合。

ANSYS EMAX

ANSYS Emax是ANSYS公司的高频电磁场分析产 品。应用领域包括：射频/微波无源器件，射频/微 波电路，电磁干扰与电磁兼容(EMI/EMC)，天线设计

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和目标识别。

ANSYS/Emax支持有限元计算区域所有结果的静态和动画显示。包含：电磁场强度、品质因素、S参数、电压、特征阻抗、雷达截面积（RCS）、模型区域的远场和近场、天线方向图、焦耳热损耗。在ANSYS Emax7.0开始，提供快速扫频的方法。现最新版本为ANYSYS EMAX 7.1。

用户界面

- 合乎思维习惯的分析流程 - 几何体、设置项分层分级树状显示 - 几何建模中的“UNDO”功能 - 菜单驱动式界面 几何建模

- 多种实体原型

- 高级几何原型—多种预设波导模式

- 参数化实体模型

- 默认附带IGES格式和ICEM CFD的TETIN格式输入 - 各种CAD软件接口 ·CATIA 4（and STL） ·SDRC I-DEAS ·Pro/Engineer ·Unigraphics

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·Solidworks ·CAADS-5

- 复杂模型六面体、四面体自动划分 单元

- 切向矢量单元 - 一阶和二阶单元

- 三维六面体、金字塔、四面体单元

- 支持并行处理的单元（共享内存式并行处理，SMP） 激励

- 矩形波导、圆形波导、同轴线、平行板波导激励 - 平面波激励 - 磁场面源 - 电场面源 - 线电压源

- 电流源：点源、线源、面源、体源 材料

- 有耗/无耗材料

- 各向同性和正交各向异性材料 - 复数形式的介电常数和导磁系数 - 带频率响的材料属性 边界条件

- 理想导电体（PEC） - 理想导磁体（PMC） - 阻抗边界条件（IBC）

- 自动生成的理想匹配层（PMA） 仿真类型

- 模式分析：腔体

- 时谐分析：电磁波传播、辐射、散射 - S参数提取的快速扫频分析

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后处理功能

- 电磁场矢量图、云图 - 腔体谐振频率 - 品质因素Q - 网络S参数 - 焦耳热生成 - 端口功率 - 电压、电流和阻抗 - 近场解和远场展开值 - 雷达散射截面积（RCS） - 天线方向图

- Touch Stone格式的S参数输出 FEKO

对于具有广大市场需求的高频电磁场领域，除了计算常规的电小尺寸的问题外，在雷达目标识别、天线辐射、多天线及载体耦合等领域还需要能够解决电大尺寸辐射、散射、传播问题的电磁场分析工具。基于有限元方法(FEA)的EmagHF、Emax、以及其它基于差分法等的高频电磁分析工具在处理这类开放域的问题时需要对传播空间划分网格，需要在距离分析对象周围相当距离的位置设置具有一定层数、一定厚度的吸收边界 条件，由于这些参数的设置对用户有较高的工程 经验要求，并难于在当前计算机硬件条件下实现 大规模问题的分析。因此，ANSYS公司推出了 Emax的补充工具，具有矩量法（MM）计算核心， 能够混合物理光学方法（PO）和一致性几何绕射 理论（UTD）等高频方法的针对电大尺寸问题的 计算模块FEKO。

FEKO是德语Feldberechnung bei Korpern

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mit beliebiger Oberflache(任意复杂电磁场计

算)首字母的缩写。正如产品名称所说，本产品用于复杂形状三维物体的电磁场分析。

由于FEKO基于严格的积分方程方法，用户无需对传播空间进行网格划分；由于积分方程基于格林函数构建，用户无需设置吸收边界条件；只要硬件条件许可，矩量法（MM）可以求解任意复杂结构的电磁问题。对于超电大尺寸的问题，使用FEKO的混合方法来进行仿真模拟：对于关键性的部位使用矩量法（MM），对其他重要的区域（一般都是大的平面或者曲面）使用PO或者UTD。另外，对PO方法，FEKO使用了棱边修正项和模拟凸表面爬行波的福克电流来提高模拟精度。这样，FEKO真正实现了MM方法和PO/UTD的混合，可以根据不同的电磁问题，对混合方法进行不同范围的组合，可以根据用户的需要进行快速精确的电磁计算，得到满意的精度和速度。

FEKO中如下技术的运用使矩量法能处理大范围的各种复杂实际工程问题:

- 用于多层介质的平面格林函数

- 用于处理介质体的面积分方程（面等效原理SEP）和体积分方程（体等效原理VEP）

- 介质涂敷线段、薄介质基片、球格林函数等

- 用于模拟真实地面的集总反射系数近似/Sommerfeld积分 - 快速多极子（FMM）和多层快速多极子（MLFMM）解算方法

使用FEKO的高频方法，根据计算机硬件条件和待求解问题精度要求的不同，可以求解成百上千个波长的电磁问题。同时，由于电磁波工程实用频率总是在不断攀升的，待分析的电磁问题的电尺寸也越来越大，FEKO提供了单机多CPU并行、多机网络并行等程序版本以及支持大内存（最大可达到16GB）运行的UNIX版本等，以满足工程实用需要FEKO的高频方法，根据计算机硬件条件和待求解问题精度要求的不同，可以求解成百上千个波长的电磁问题。同时，由于电磁波工程实用频率总是在不断攀升的，待分析的电磁问题的电尺寸也越来越大，FEKO提供了单机多CPU并行、多机网络并

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行等程序版本以及支持大内存（最大可达到16GB）运行的UNIX版本等，以满足工程实用需要。

利用其独特计算技术，FEKO可以处理各种复杂材料构成的均匀背景介质、分层介质问题，可以考虑地面、海面的 反射效果，可以考虑微带电路、微带天 线等多层结构问题，可以计算电磁场强 度、S参数、电压、输入阻抗、雷达截 面积（RCS）、远场和近场、天线方向

图、增益、极化、特殊吸收比（SAR）等，并做结果的云图、矢量、动画、切片显示。

在ANSYS统一的前后处理器（ANSYS PrepPost） 中，可以方便地建立诸如飞机、舰船、导弹、坦克、 汽车等复杂分析对象的高频电磁计算模型（几何模型 和MM/PO/UTD网格模型）。也可以直接输入各种高级 CAD软件（如UG、Pro/E、CATIA等）创建的几何模 型，然后再自动剖分网格，避免电磁分析人员在构 建几何模型方面花费过多时间。

FEKO的时域电磁场分析功能通过傅氏变化和逆变 换来实现时域和频域的转换，并提供了多种常用的电 磁脉冲激励模式（诸如高斯脉冲、三角脉冲、双指数 脉冲、斜坡函数等）。对于工程中的宽频响应分析， 采用分段步进或者自适应频率选择，来得到频带内响应。

FEKO独具特色的自适应频率采样（AFS）技术使其具有快速而精确的扫频计算能力。该技术利用有理样条函数来自动选择扫频计算的采样点，采样点的梳密分布与响应曲线直接相关（比如，在谐振频率处会自动增加采样点），在同等精度下，该技术极大地减少了扫频分析的计算时间。

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FEKO具有良好的优化设计能力，基于多种优化算法（诸如单纯形法、共扼梯度法、准牛顿法等等），可针对增益、隔离、RCS、辐射方向图、阻抗系数、反射系数、近场场值等指标进行优化分析，达到分析设计一体化的目的。

FEKO应用领域

ANSYS矩量法和混合方法高频电磁分析模块FEKO在如下领域得到了广泛的应用： 天线设计

基于其独特的高频算法，FEKO广泛应用于包括线天线、面天线、喇叭天线、反射面天线、相控阵天线、微带天线等各种天线结构的设计中，计算和优化各种关心的天线性能参数。

天线布局

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飞机、舰船、车辆等载体上的天线在工作状态下其输入阻抗、方向图等会受到载体的影响，载体的电尺寸通常都比较大，FEKO独特的MM/PO/UTD混合方法对这样的电大尺寸问题非常适用，能有效地优化载体上天线及天线系统的布局方案，类似的影响还包括地面、水面、天线附近的大型目标等。

雷达散射截面（RCS）计算

对于大型目标、地面目标等的RCS雷达散射截面（目标识别）计算也通常是电大尺寸问题，同样，FEKO的混合高频算法对这类问题也有很好的计算效果。

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EMC/EMI分析

EMC/EMI分析的涵盖范围非常广泛，FEKO适用于系统级的高频EMC/EMI计算，象前面提到的天线布局分析实际上就可以完成天线系统的EMC计算。

FEKO的很多特有技术对EMC分析非常有效，比如：有多种方法可以模拟介质体和磁性结构、能有效处理真实地面、用多层介质函数可以分析印刷电路板、特别善于处理电大尺寸问题的高频混合算法、自适应频率采样（AFS）技术特别适合于宽带EMC分析等等。

介质体和铁磁材料

FEKO的面等效原理和体等效原理对介质体、铁磁材料体等结构提供有效的计算方式。同时，其在平面多层介质、涂敷线、介质基片等应用领域也提供相应的处理手段。

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流体动力学分析

* 流体动力学分析专用软件CFX：CFX是全球第一个在复杂几何、网

格、求解这三个CFD传统瓶径问题上均获得重大突破的商业CFD软件。借助于其独一无二的，有别于其它CFD软件的技术特点，CFX领导着新一代高性能CFD商业软件的整体发展趋势。

* 旋转机械一体化解决方案TASCflow ：CFX推出的专业旋转机械设计与分析模块－TASCflow占据着90%以上的旋转机械CFD市场份额。与CFX-BladeGen和CFX-TurboGrid两个模块紧密配合，在旋转机械领域向用户提供从设计到CFD分析的一体化解决方案。

* 飞行器外流分析专用软件CART3D ：NASA从1995年开始开发了专门用于飞行器的亚、跨、超音速气动力设计和分析的Cart3D软件。它的最大特点是专业性强、使用方便、计算速度快、精度高、能自动生成复杂组合体网格并自动完成计算过程、计算结果可靠。

ANSYS CFX

--流体动力学分析技术的开拓者

CFX是全球第一个通过ISO9001质量认证的大型商业CFD软件，是英国AEA Technology 公司为解决其在科技咨询服务中遇到的工业实际问题而开发，诞生在工业应用背景中的CFX一直将精确的计算结果、丰富的物理模型、强大的用户扩展性作为其发展的基本要求，并以其在这些方面的卓越成就，引领着CFD技术的不断发展。目前，CFX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，为其在全球6000多个用户解决了大量的实际问题。

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回顾CFX发展的重要里程，总是伴随着她对性的CFD新技术的研发和应用。1995年，CFX收购了旋转机械领域著名的加拿大ASC公司，推出了专业的旋转机械设计与分析模块－CFX-Tascflow，CFX-Tascflow一直占据着90%以上的旋转机械CFD市场份额。同年，CFX成功突破了CFD领域的在算法上的又一大技术

障碍，推出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技术发展的重要里程碑。CFX一直和许多工业和大型研究项目保持着广泛的合作，这种合作确保了CFX能够紧密结合工业应用的需要，同时也使得CFX可以及时加入最先进的物理模型和数值算法。作为CFX的前处理器，ICEM CFD优质的网格技术进一步确保CFX的模拟结果精确而可靠。

2003年，CFX加入了全球最大的CAE仿真软件ANSYS的大家庭中。我们的用户将会得到包括从固体力学、流体力学、传热学、电学、磁学等在内的多物理场及多场耦合整体解决方案。CFX将永远和我们的用户伙伴一起，用最先进的技术手段，不断揭开我们身边真实物理世界的神秘面纱。 CFX产品特点 >

CFX是全球第一个在复杂几何、网格、求解这三个CFD传统瓶径问题上均获得重大突破的商业CFD软件。借助于其独一无二的，有别于其它CFD软件的技术特点，CFX领导着新一代高性能CFD商业软件的整体发展趋势。 精确的数值方法

和大多数CFD软件不同的是，CFX采用了基于有限元的有限体积法，在保证了有限体积法的守恒特性的基础上，吸收了有限元法的数值精确性。

- 基于有限元的有限体积法，对六面体网格单元采用24点插值，而单纯的有限体积法仅采用6点插值。

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- 基于有限元的有限体积法，对四面体网格单元采用60点插值，而单纯的有限体积法仅采用4点插值。

CFX在湍流模型的应用上，也一直是业界领先的。除了常用的湍流模型外，CFX最先使用了大涡模拟（LES）和分离涡模拟（DES）等高级湍流模型。 快速稳健的求解技术

CFX是全球第一个发展和使用全隐式多网格耦合求解技术的商业化软件，这种性的求解技术克服了传统算法需要“假设压力项－求解－修正压力项”的反复迭代过程，而同时求解动量方程和连续性方程，加上其采用的多网格技术，CFX的计算速度和稳定性较传统方法提高了1~2个数量级，更重要的是，CFX的求解器获得了对并行计算最有利的几乎线形的“计算时间-网格数量”求解性能，这使工程技术人员第一次敢于计算大型工程的真实流动问题。CFX突出的并行功能还表现在它可以网络上UNIX、LINUX、WINDOWS平台之间随意并行。 丰富的物理模型

CFX的物理模型是建立在世界最大的科技工程企业AEA Technology 50余年科技工程实践经验基础之上，经过近30年的发展，CFX拥有包括流体流动、传热、辐射、多相流、化学反应、燃烧等问题的丰富的通用物理模型；还拥有诸如气蚀、凝固、沸腾、多孔介质、相间传质、非牛顿流、喷雾干燥、动静干涉、真实气体等大批复杂现象的实用模型。

此外，CFX为用户提供了从方便易用的表达式语言（CEL）到功能强大的用户子程序的一系列不同层次的用户接口程序，允许用户加入自己的特殊物理模型。

旋转机械一体化解决方案

在旋转机械领域，CFX向用户提供从设计到CFD分析的一体化解决方案。提供了三个旋转机械设计分析的专用工具：BladeGen、TurboGrid、TASCFlow。

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BladeGen是交互式涡轮机械叶片设计工具。用户通过修改元件库参数或完全依靠BladeGen中的工具设计各种旋转和静止叶片元件及新型叶片，对各种轴向流和径向流叶型，从CAD设计到CFD分析在数分钟即可完成。 TurboGrid为叶栅通道网格生成工具。她采用了创新性的网格模板技术，结合参数化能力，工程师不仅可以既快捷又简单地为绝大多数叶片类型生成高质量叶栅通道网格。所需用户提供的只是叶片数目、叶片及轮毂和外罩的外形数据文件。

TASCflow是全球公认最好的旋转机械工程CFD软件，由于特为旋转机械裁制的完整软件体系，以及在旋转机械行业十多年的专业经验，TASCflow被旋转机械领域90%以上的企业作为主要的气动/水动力学分析和设计工具，其中包括GE，Pratt & Whitney, Rolls Royce，Westing House，ABB，Siemens，CE，Voith Hycho等企业界巨擎。

CFX求解功能 总体功能

·二维或三维流动 ·旋转坐标系 ·多重参考坐标系 ·定常或非定常流动 ·不可压或可压流动 ·浮力驱动流 ·非牛顿流 - Bingham - Bird-Carreau - Cross

- Herschel-Bulkley - Power Law模型 - User Fortran ·湍流

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- 模型

- 低雷诺数 模型 - 低雷诺数Wilcox模型 - 低雷诺数Menter修正 k-?模型 - RNG 模型 - 代数雷诺应力模型 - 微分雷诺应力模型 - 微分雷诺通量模型

- SST（Shear Stress Transport）模型 - 大涡模型 ·化学反应动力学 ·多孔介质 ·多组分流体 ·并行计算 ·多相流分析 ·燃烧分析 ·自由表面 ·传热 - 粘性加热 - 对流 - 传导 - 辐射传热 ·Monte Carlo法 · Discrete Transfer法 ·P1法

·Surface-to-Surface法 ·Gibbs法 - 流固耦合传热 ·数值方法

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- 基于有限元的有限体积方法 - 有限体积法 - 全隐式的耦合算法 - SIMPLE和PISO耦合算法 - 线性的或二阶时间差分 ·混合差分 ·迎风格式 ·高阶迎风格式 ·QUICK格式 ·CONDIF格式 ·TVD/MUSCL格式 ·CCCT格式 多相流专题 > 欧拉多相流

最为一般的欧拉多相流，可包含任意组合、任意数目的固、液、气物质，允许多种不同类型、多种尺寸的颗粒、液滴和气泡存在，并且每一相都可由多种组分构成，如空气中的水蒸气，水中的示踪剂。数学上的每一相（不同尺寸范围的颗粒被CFX视为数学上不同的相）有单独的速度、温度和密度场并通过输运方程求解场参数，方程之间用相间质量传输、动量传输和热量传输进行耦合。

所有流动范围的阻力关系式： 粘性流，牛顿流，不规则气泡流，冠状流 气泡流的松弛阻力因子 虚拟质量力

壁面润滑力和提升力 局部低温冷却的沸腾模型 颗粒动力学理论模型 湍流耗散和由气泡引起的湍流 相间传质模型

计算连续相与离散相之间的组分传递过程，基于双膜理论。

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> 均相流自由表面模型

如液面晃动，液体注入，油水混合等问题。采用表面张力模型后可以计算诸如微尺度流体力学，微重力和毛细现象这样的问题。由于可采用高阶MUSCL差分格式和一种表面锐化算法，该模型在液面处的收敛性非常好。 > 移动网格自由表面模型

按单相流计算自由液面，网格通过移动和变形捕捉液面形状。该模型可有效减少数值耗散，在给定的网格数量下可获得更为锐化的液面形状。

CFX 多相流专题

> 拉格朗日多相流

CFX用拉格朗日方法跟踪多个颗粒或液滴在流动区域的运动，并考虑颗粒与连续相之间的质量、动量和热量传输，允许连续相的比热随温度变化并且允许连续相为非牛顿流体。该模型亦可跟踪无质量颗粒的轨迹。CFX分别为油滴燃烧，煤粉燃烧和喷雾干燥发展了专用的颗粒输运模型，在进行辐射计算时可实现颗粒/辐射的双向耦合。 > 气泡流

CFX最新的气泡流模型采用了新的阻力关系式，从而可以考虑粘性、Newtonian、气泡变形和球状冠的影响。该模型还考虑了高浓度、虚质量、壁面力、升力、湍流耗散和气泡导致的湍动的影响。该模型将特别适合于多相混合器和gas-lift反应器。 > MUSIG(Multiple Size Group)模型

该模型是欧共体ADMIRE项目的研究成果。对于必须了解气泡直径分布的问题，MUSIG提供了非常独特并且有效的方法。该模型采用类似人口平衡的方法，同时考虑气泡的破碎和融合现象，从而计算各种粒径气泡的分布规律。 > 沸腾

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用最新的过冷沸腾模型，用户可计算许多有沸腾现象的流动问题，从电厂的蒸汽发生器到低温物理和制冷等等。该模型除考虑了bulk condensation外，还将heat partition at walls考虑进convective，quenching and evaporative components。 > 流化床

CFX可计算流化床中的非定常，二维或三维多相流问题。该模型不仅考虑了床层动力学，多种大小密度的颗粒，传热，侵蚀和煤粉的挥发，而且考虑了当颗粒达到最大堆积率时的阻力和颗粒间额外作用力的变化。在最新的版本中，CFX包含了基于颗粒动力学理论的最先进和皮实的流化床模型。 > particle-laden 流

CFX专为partical-laden流发展了一个代数滑移模型。在

partical-laden流中，微小颗粒或气泡很快即达到其平衡速度。该模型可包括任意数量的颗粒或气泡种类，并考虑了不同种类颗粒或气泡的体积分数对滑移速度的影响，它比采用一般的连续/离散多相流模型处理这类问题更有效。 > 凝固模型

主要用于模拟连续浇铸过程。模型中考虑了潜热的瞬态变化，凝固区的流动阻力，相变过程中的湍流率减。

CFX独具特色的前处理 >

CFX的前处理模块ICEM CFD是一个高度智能化的、为专业CFD分析软件提供高质量网格的软件，她的两大特色是：先进的网格剖分技术和一劳永逸的CAD模型处理工具。 先进的网格剖分技术

在CFD计算中，网格技术是影响求解精度和速度的重要因素之一。CFX的前处理模块ICEM CFD向用户提供业界领先的高质量网格技术，其强大的网格

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划分功能可满足CFD对网格划分的严格要求：边界层网格自动加密|、流场变化剧烈区域网格局部加密、网格自适应用于激波捕捉、分离流模拟、高质量的全六面体网格提高计算速度和精度、非常复杂空间的四、六面体混合网格等。

- 独特的采用映射技术的六面体网格划分功能—通过雕塑方法在拓扑空间进行网格划分，自动映射到物理空间，可在任意形状的模型中划分出六面体网格；

- 映射技术自动修补几何表面的裂缝或洞，从而生成光滑的贴体网格；

- 采用O-形（内、外O-形）网格生成技术来生成六面体的边界层单元；

- 网格质量检查功能可以检查、标识质量差

的单元。独特的网格“光滑”功能，可用来对已有的网格进行均匀化处理，从而大大提高了网格质量；

- 划分得到的网格是可编辑的，如转换单元类型：棱柱→四面体、所有网格→四面体、二次单元→线性单元等；

- ICEM CFD的操作过程可以形成“命令流”，当几何模型尺寸改变时，只需运行Replay就可以很容易地重新划分网格；

- CFX的通用网格界面（GGI）功能，允许用户将不同类型的网格块粘接，大大降低了复杂模型的网格划分难度，并为具有多重参考坐标系的问题提供了最有效的解决方案。

- 网格优化与自适应：独特的自适应网格自动划分模块。可根据迭代求解计算状态，对非结构化四面体网格或四面体与棱柱体网格的混合网格进行网格自适应调整，随时优化网格，这样，既方便了网格划分，又提高了计算精度。在有限元分析方法中，用于激波的捕捉和分离流位置的确定。下图为B747全机在马赫数0.82时的计算结果，从图中可见，通过9次网格自适应迭代，在机翼表面激波附近网格自动加密，而其他区域网格变粗。 - ICEM CFD提供的网格生成工具 ·ICEM Hexa 六面体

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·ICEM Tetra 四面体

·ICEM Prism 棱柱体（边界层网格） ·ICEM Hybrid 四、六面体混合 ·ICEM Autohexa 自动六面体

·ICEM Global 自动笛卡尔网格生成器 ·ICEM Quad 表面网格

一劳永逸的CAD模型处理工具

ICEM CFD除了提供自己的实体建模工具之外，她的网格生成工具也可集成在CAD环境中。用户可在自己的CAD系统中进行ICEM CFD的网格划分设置，如在CAD中选择面、线并分配网格大小属性等等，这些数据可储存在CAD的原始数据库中，用户在对几何模型进行修改时也不会丢失相关的ICEM CFD设定信息。另外，CAD软件中的参数化几何造型工具可与ICEM CFD中的网格生成及网格优化等模块直接联接，大大缩短了几何模型变化之后网格的再生成时间。ICEM CFD的理念是：“一劳永逸。”该接口适用于SolidWorks、CATIA、Pro/E、Ideas、Unigraphics等CAD系统。

ICEM CFD的几何模型工具的另一特色是其方便的模型清理功能。CAD软件生成的模型通常包括所有细节，甚至还有粗糙的建模过程形成的不完整曲面（俗称“烂模型”）等。这些特征对网格剖分形成巨大挑战，甚至导致分网失败。ICEM CFD提供的清理工具可以轻易处理这些问题。

CFX应用实例 > 航空航天领域

CFX模拟美国F22战斗机的结果，计算状态为马赫数Ma=0.9,攻角＝5。图中显示的是对称面上的马赫数分布。计算共采用了260万个网格单元。由于CFX具有强大的并行功能，软件自动将网格分为若干部分，分配到网络上的各个处理器计算，这使得大规模CFD问题的计算能够在短时间内得到结果。CFX模拟的升

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力、阻力及力矩系数都与实验值吻合的很好。 汽车领域

CFX为日本汽车工业协会JAA (Japan Automobile Association)模拟的某汽车外流场，图中显示了对称面、地面和车身表面的压力分布。1997年在东京召开的JAA CFD会议上，CFX现场演示了此计算结果，在日本汽车界引起了轰动，并引发了汽车工业采用CFD技术进行新车研发的高潮。JAA人员认为，采用CFD模拟，可以有效地减少风洞实验次数、节省经费、加快新车的研发过程。 船舶工业

CFX计算的船舶问题。船行速度为2.0 [m/s] 或 4.03[knots]，整船的计算阻力为43.9 [N]，而实验结果为44.3[N]。误差几乎为1%，计算采用了CFX的自由液面模型，并用自适应网格技术来加密自由液面的网格，从而更精确地捕捉到自由液面。 建筑工业

英国一家建筑工程服务咨询公司BDSP用 CFX模拟的伦敦街区一角的外部风场，图中显示了建筑物表面的压力分布。BDSP的人员称，采用CFX模拟建筑物的风载，可以为建筑的强度设计提供有效的压力数据，同时针对建筑物的具体特点，设计更灵活的通风系统。BDSP设计人员还借助CFX的模拟图片向客户解释一些复杂的问题。 火灾通风

ICF Kaiser Engineers公司是一家历史悠久的交通工业企业，被公认为是地铁通风领域的技术创新者，也是首家利用CFD技术模拟地铁火灾及通风的企业。在对几个主要CFD软件的试用之后，ICF 最终选择了CFX作为

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其模拟地铁火灾通风的分析工具。ICF的工程师认为，CFX的稳健性和灵活性更能满足他们的要求。图中显示为ICF模拟的某地铁站着火后的温度和速度分布。 船舶工业

北美的EMP公司采用CFX模拟的常规涡壳水泵。BMP的工程师说，CFX的通用网格界面（GGI）模型使得他们能够用更短的时间，轻松完成涡壳和叶片的网格划分，而所得到的结果包括水泵内每一点的速度和压力，这是实验测量所无法完成的。他们通过CFX模拟，分析水泵内的分离区和回流区产生的原因并加以改进，提高了水泵的效率。 火灾通风

管壳换热器的流线及温度分布。CFX强大的全隐式耦合算法允许其同时考虑管外流体、管内流体、以及管壁部分的耦合传热。通过CFX的模拟，能得到换热器内局部过热的具体位置，为进一步改造提供了丰富的信息。 冶金工业

CFX模拟的钢水铸造过程，图中显示的是铸造模具内的流线及表面温度分布。CFX丰富的物理模型中包括了凝固模型，该模型考虑了瞬态的潜热变化、凝固过程中熔融区的阻力以及相变过程中的湍流衰减。 石油化工

澳大利亚联邦科学与工业研究组织（CSIRO）利用CFX模拟的流化床内气泡的形成和发展过程。由于和许多工业和大型研究项目的广泛合作，CFX的多相流模型一直处于仿真技术的前列。这些模型可以模拟任何扩散和连续流动的组合，包括液体、固体、气体和化学物质。

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CFX-TASCflow

--旋转机械一体化解决方案

CFX推出的专业旋转机械设计与分析模块－TASCflow使得CFX成为旋转机械领域设计与分析软件主要供应商。CFX-TASCflow一直占据着90%以上的旋转机械CFD市场份额。与CFX-TASCflow紧密配合的两个模块是

CFX-BladeGen和CFX-TurboGrid。在旋转机械领域，这三个模块向用户提供从设计到CFD分析的一体化解决方案。 CFX-TASCflow

全球公认最好的机械工程CFD软件，由于特为旋转机械裁制的完整软件体系，以及在旋转机械行业十多年的专业经验，CFX-TASCflow被旋转机械领域90%以上的企业作为主要的气动/水动力学分析和设计工具，其中包括GE，Pratt & Whitney, Rolls Royce，Westing House，ABB，Siemens，CE，Voith Hycho等一批企业界巨擎。 > 速度和稳定性

CFX-TASCflow是全世界第一套使用全隐式多网格耦合求解技术的商业化软件，随后几乎所有的商业化CFD软件开始发展这种新一代求解技术。该技术以数十倍的量级提高计算速度和稳定性，达到几乎线形的CPU时间-网格数量性能，并以并行处理的模式进行运算，极大提高了CFD求解效率。 >准确性

CFX-TASCflow使用基于有限元的有限体积方法，获得较传统方法更精确的微元离散化，并采用基于物理规律的高阶差分格式，这两个特点使CFX-TASCflow即使在较粗的网格上也可获得准确的结果（与实际相比）。 >使用效率

CFX-TASCflow的GUI由专业人员开发，因此完全符合工程技术人员的工程习惯。此外，CFX-BladeGen， CFX-TurboGrid，CFX-TASCtool与CFX-TASCflow构成设计到分析的完整系统。几

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何、网格、边界条件、后处理结果完全是参数化的，因此尤其在许多类似方案需要做快速分析和比较的设计阶段，CFX-TASCflow为工程技术人员提供了无与伦比的高效和便利性。 > 并行性能

CFX-TASCflow可在多CPU UNIX或NT平台，UNIX、NT网络平台，甚至混合的UNIX/NT网络平台上进行高效并行计算，并得到当今最好的并行特性，这令CFX-TASCflow可以求解远远超出单台计算机能力的大型CFD问题。 > 功能

亚/跨/超音速流动；多参考坐标系计算多级干扰，包括转静非定常干扰；气、液、固反应、燃烧与流动的耦合计算；拉格朗日多相流颗粒轨迹计算；辐射；特殊流体真实流体的热力学/流动耦合分析，如湿蒸汽、制冷剂分析；……等等。 CFX-BladeGen >

CFX－BladeGen是交互式涡轮机械叶片设计工具，集成了AEA Technology多年旋转机械设计和分析的专业经验。CFX－BladeGen图形界面优美，完全符合旋转机械领域工程师的专业习惯。CFX-BladeGen的参数化设计使得从CAD设计到CFD分析在数分钟即可完成。

CFX－BladeGen可以设计各种旋转和静止叶片元件，适用于广泛的轴向流和径向流叶型，如导流轮、泵、压缩机、涡轮机、扩压机、涡轮

增压机、风扇、鼓风机等等。CFX－BladeGen可设计曲面或直纹面叶片，具有线性或组合斜角的前缘和尾缘，边缘外形可以很容易地从圆形修改到任意椭圆率直至简单的直线。

CFX-BladeGen的曲线控制功能如切向控制使设计更加容易。轮毂和机匣曲线的连续性和质量可进行检查并可分割成两个或多个线段。轴流涡轮的设计人员现在通过设计相互的压力面和吸力面曲线可以获得更好的跨音速叶型。通过同样的方法，泵的设计人员可以在吸力面的尾缘附近增加特殊处理。通过输入内部展向截面数据并处理，设计人员可很容易地设计多

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层叶片。风扇和压缩机设计人员可以用通用叶型厚度分布设计叶片，如NACA，C4/C7。

CFX－BladeGen在涡轮机的叶片设计，高级CFD分析和CAD设计制造之间架设了一个至关重要的纽带。用CFX－BladeGen设计的叶片几何可以送入CFX－TurboGrid生成高效网格，然后在CFX－TASCflow中分析和评价所设计叶片的性能。一旦叶片性能达到要求，这些叶片的

几何数据就可以直接送到诸如Pro/ENGINEER或AutoCAD的环境中以进行下一步的CAD/CAM设计和制造。因此，流体工程分析如此方便地成为设计过程的一个组成部分。 CFX-TurboGrid

用CFD分析涡轮机械时，叶栅通道网格是决定CFD分析效果的重要而又挑战性的因素。CFX-TurboGrid专为解决这一问题而开发。CFX-TurboGrid的根本出发点是高效、自动化和高质量，因此

CFX-TurboGrid采用了创新性的网格模板技术，结合参数化能力，工程师不仅可以既快又简单地为绝大多数叶片类型生成高效高质量网格，而且叶片的设计和分析更紧密地耦合在了一起。

CFX-TurboGrid为设计者提供了一个非常简单易用而又高效的设计环境，力求简化用户输入，所需用户提供的只是叶片数目，叶片、轮毂和外罩的外形数据文件。它具有一个设计人员熟悉的二维blade-to-blade视窗，消除了在三维透视图中因视觉效果而导致的尺寸变形，并具有一个二维的子午面视窗，可用来观察流动通道和叶片位置。用户设计网格时，通过控制面板以交互方式进行。

CFX－TurboGrid的丰富的预定义网格模板几乎包括所有叶轮机械的叶片：从轴流、径流到混流，从压缩机、涡轮机到各种水泵，其专业性还包括考虑了叶片间隙，并能处理大小叶片等方面。

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专用后处理

CFX－TASCflow的后处理是一个完全可编程的、交互式的三维图形处理模块。利用它强大的图形分析工具，量化分析工具和输入输出功能，用户可在计算后深入理解CFX－TASCflow的分析结果，从中获取最大价值。她除了提供CFD分析后处理的通用功能外，还提供了旋转机械后处理的专用特征： ·在m’-θ坐标系统中绘制相关变量的“叶片到叶片”图； ·在子午面上投影和绘制； ·在柱坐标系统中进行分析；

· 通用矢量绘制命令，绘制绝对坐标和相对坐标下的速度场； ·周向平均命令；

·各种不同旋转机械类型的效率、损失和其他特征量的计算命令； ·扩展视窗，允许同时在3D视图，子午视图，叶片视图和X-Y坐标图中显示流场结果；

·可输出格式化的数据到文字处理系统

CART3D

NASA Ames Research Center 从1995年开始开发了专门用于飞行器的亚、跨、超音速气动力设计和分析的Cart3D软件。2000年6月， NASA 批准了Cart3D 软件的商业化计划，并通过 ANSYS / ICEM CFD 在全球进行独家销售和技术支持。

Cart3D软件已在NASA内部得到大量推广和普及，成功应用于许多实际航空航天项目的空气动力学计算和分析。它的最大特点是专业性强、使用方便、计算速度快、精度高、能自动生成复杂组合体网格并自动完成计算过程、计算结果可靠。

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CART3D 产品功能

直接从CAD软件读入几何外形 从标准接口读入几何外形 ·CATIA ·Pro/Engineer

·ICEM Surface ·SDRC I-DEAS ·Unigraphics ·SolidWorks ·IGES ·STL 专业后处理功能

-升、阻力、力矩 空间自适应非结构迪卡尔网格 ·各部件的升、阻力、力矩 ·总的升、阻力、力矩

·对点的力矩和线的力矩（铰链力矩） ·压力中心位置 ·各区可设置网格加密等级 ·单CPU求解器-Tiger ·用于单CPU计算机 ·中心差分、有限体积 ·混合二阶和四阶耗散 ·并行计算求解器-flowCart ·1-个并行处理器 ·中心差分、有限体积 ·混合二阶和四阶耗散

·FAS(Full Approximation Storage)多层网格加速收敛技术 基于部件的网格生成方法 ·多个部件组成整个组合体 ·每个部件由其的封闭面围成 ·部件相对位置可任意变化 多层组合分区网格生成技术

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·各部件在网格划分前相交 ·检查、避免错误的组合 ·自动生成各区间的边界网格 CART3D 主要应用 航空 航天

·民机（翼吊、尾吊发动机）巡航飞行全机气动力 ·飞机增升装置打开时高升力气动力 ·战斗机带外挂物时的相互干扰 ·发动机进排气与机体的相互干扰 ·风洞试验的数值模拟 ·导弹巡航飞行时的气动力 ·导弹大攻角带滚转飞行时的气动力 ·战斗机与导弹的相互干扰 ·航天飞机巡航飞行时的气动力 ·导弹舵面偏转时的气动

Cart3D已在 NASA 的各研究中心和Boeing Commercial Airplane Group, Lockheed Missiles and Space Company等机构和公司得到了广泛的应用，已用于多种型号的气动设计和分析。上图给出了Cart3D计算与风洞试验结果的比较，两者非常接近。

设计人员快捷分析工具箱

* 快捷分析工具DesignSpace：DesignSpace是专门为设计人员定制的设计前期CAE工具，分析工程考虑设计人员的特点，使用工程化语言，分析功能简捷，适合于设计前期的零部件分析，自

动生成计算报告。它可集成于各类主流的CAD系统，与CAD软件进行双向参数传递，同时具有与PDM系统的接口，管理和比较多种设计方案，在设计过程中及时评价各种设计方案的性能，引导设计向正确的方向进行。

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* 快捷实体建模工具DesignModeler：基于Parasolid内核、以CAE分析为目的的实体建模工具，包含了普通CAD软件的强大的实体建模能力和方便性，同时考虑了CAE分析的特殊需求。另

外，DesignModeler也可以直接导入CAD模型，考虑CAE分析的特殊需求，对之进行修补，使之适应仿真需求。

* 快捷优化工具DesignXplorer： DesignXploere是适合于设计人员的多目标快速优化工具，通过先进的抽样技术，通过最少的方案计算，就可以得到设计空间，并用2D曲线或3D曲面图形

象地表示，对设计修改方案提供瞬时反馈。同时在设计空间直接查询得到满足多个目标的优化设计方案。设计参数可以使离散参数，如孔的直径。

* 快捷疲劳分析工具Fatigue：简捷疲劳分析工具，采用广泛使用的应力-寿命方法，综合考虑平均应力、载荷条件与疲劳强度系数等疲劳影响因素并按线性累积损伤理论进行疲劳计算。

ANSYS DesignSpace

ANSYS DesignSpace是专门为设计工程师开发的CAE工具；该工具可集成于主流CAD软件之中，采用工程化的界面语言，通过基于知识的有限元自动化技术，依托于30多年CAE经验的ANSYS技术底蕴，为设计人员带来了一个不需专业CAE知识即可轻松地对设计进行分析的工具。这一工具与ANSYS DesignXplorer相结合，可在产品设计的前期对设计方案进行反复的分析、评估和优化，进而以最短的设计周期和最低的设计成本设计出高品质的产品。

ANSYS DesignSpacee是一个完全参数化的环境，可与CAD系统进行双向的数据传递和链接。ANSYS DesignSpace具有多种智能化的分析“向导”，使用人员只需一步步跟着“向导”，即可完成某种特定的分析。自动装配功能可自动探测接触面，自动定义接触，从而使复杂的接触分析变得简单容易。获得美国专利的工程计算报告自动生成技术，可大大减轻设计人员的工作量，并便于计算报告的管理和规范化。 ANSYS DesignSpace产品功能

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分析功能

·与CAD相关及双向参数传递线性静力及非线性接 触 ·变形 ·安全系数计算 ·模态及预应力模态 ·热及热应力 ·非线性材料热属性 ·非线性对流换热系数 ·拓扑优化 ·自动自适应精度 参数分析

·参数改变可自动生成或刷新几何 ·按新参数值自动重新计算结果 ·列表式参数研究 ·参数显示及修改 ·参数数据输出到Excel 网格划分

·实体、壳网格划分 ·网格预览

·自动六面体或四面体网格划分 ·初始网格尺寸控制 ·手动网格细分 计算报告自动生成 ·自动生成计算报告 ·HTML格式 ·可客户化的报告模板 ·可客户化的图形 ·EMAIL发布

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支持的CAD系统 ·Inventor ·Solid Edge ·Pro/ENGINEER ·Unigraphics ·Mechanical Desktop ·CATIA ·绑定接触 ·无摩擦滑动接触 —可分离 —不可分离 ·手动接触定义

·可按零件定义网格剖分的密度 ·抽取指定的零件或部件进行分析 ·高级装配的可视化 用户界面

·工程化的界面语言 ·基于知识的分析“向导” ·计算报告自动生成 ·对象相关的工具 前处理

·自动几何简化

·可增加的材料及对流换热系数库

·结构载荷和支承，包括力、力矩、柱面抛物面载荷、销钉支承、无摩擦表面支承、柱面约束等

·热载荷：指定温度、对流换热、热通量、热生成等 后处理

装配分析功能

·自动面-面接触设置

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·实时3D动画 ·动态截面显示 ·结果探测 ·安全系数工具 ·报警准则 ·收敛历程显示 支持的几何模型传递标准 ·Parasolid ·SAT

ANSYS DesignModeler

--搭建CAD与仿真之桥

在现代产品研发过程中，CAD系统的应用是其中之关键。最初由工程师和设计人员建造的同一个CAD模型经常会在更多的下一层应用中被引用。但是，绝大部分商业CAD软件只适用于快速成型与计算机数控程序(CNC)的应用，极少的CAD软件产品能够在与CAE模型仿真程序配置时提供相同程度的兼容性。

由于CAE仿真与快速成型和CNC对数据的要求不一样，传统惯例上工程师会利用各种方法在CAD与仿真之间铺路搭桥，以顺利传递数据。这些方法过去在创建适用于CAE分析的CAD模型方面的确起到了积极的作用，但其与生俱来的缺点和是无法避免的。

现在，ANSYS DesignModeler(DM)模块将提

供新的CAD/CAE解决方案。DM作为ANSYS Workbench Environment的附加模块，可以创建键连或导入CAD模型，并进行修补，使之适应仿真需求。

DM产品特点

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DM包含以下修改CAD模型的功能，使之符合仿真的需要，达成仿真目标所需要的各项重要功能。这些操作功能使其成为处理各类几何体的出色工具。 ·Parasolid文件导入

·通过管理多体模型，实现装配建模

·通过选择并删除外表面，可将CAD实体模型转换成表面（壳）模型，并显示外表面图

·通过“二维草图”工具和“三维特征”创建工具，可以创建全参数化的模型

·使用“热点工具”，可在模型表面留下烙点，在分析时，这些点可以处理成焊点或施加点载荷的“硬点”，模拟真实的工况

·可用于创建薄板金件

·可使用分割操作创建零件中，划分六面体网格的子区域 ·在没有适当的CAD系统选择时，DM可用来创建仿真模型

·DM创建的模型能以Parasolid或ANF（ANSYS几何模型格式）文件格式输出

DesignXplorer™

DesignXplorer是与DesignSpace相配合，用于设计前期的多目标优化设计模块。

十年前，众多的CAD软件将参数设计的概念介绍给设计工程师，采用参数建模技术，可快速修改零件和装配、生成新的设计方案。现在通过

DesignXplorer，ANSYS为设计提供了动态的交互工具---参数分析技术，这一技术对设计方案修改带来的变化提供了瞬时的反馈。DesignXplorer可与DesignSpace共同工作，与主流的CAD软件进行双向的参数传递，可大大降低设计的迭代次数，加快设计流程。DesignXplorer易用的图形用户界面和准确的计算结果，可是设计人员专注于自己的设计创新，从而为企业带来更大的效益。

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设计参数定义表，可在CAD软件中、DesignSpace中或在DesignXplorer中定义参数

DesignXplorer可量化地研究零部件设计参数变化时结构响应和热响应的变化，并用图形直观地表示这些变化，由此设计人员可快速地由现有产品生成新型设计，也可根据新的工作条件对现有零部件进行优化。

3D图形导航可瞬时提供设计变量变化时目标函数的3D响应面

DesignXplorerTM产品功能 ·互操作配置

·参数可以是CAD软件中定义的，也可是DesignSpace或DesignXplorer中定义的

·输出设计变量与计算结果的2D曲线，可快速验证设计的变化

·用3D曲面图表示设计变量与计算结果的变化关系，利于对所设计产品特性的理解

·传统和非传统的多目标优化设计

·优化后的参数可自动传回CAD系统，并自动修改几何模型 与CAD软件相关

DesignXplorer与多种CAD软件双向相关，进行双向的参数传递，支持的CAD软件有： · SolidWorks · Solid Edge · Mechanical Desktop · Inventor

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· Unigraphics · Pro/Engineer

同时支持以下几何模型传递标准： · SAT · Parasolid 柱状图显示 运行支持的操作系统 · Windows NT · Windows 2000 · Windows XP

ANSYS Fatigue Tool

几乎50-90% 结构或零部件的失效都是由于材料疲劳引起的。在产品设计过程中，工程师经常需要一个易学易用、高效快速的疲劳分析工具进行产品的疲劳设计。一般商业化的专业疲劳分析工具由于设计工程师难以掌握，不适合于在设计人员使用。ANSYS的Fatigue Tool是专门为设计设计工程师定制的疲劳快速分析工具，提供了易学易用的疲劳分析界面环境，只需在ANSYS应力分析的基础上进行疲劳设计仿真。

Fatigue Tool采用广泛使用的应力-寿命方法，综合考虑平均应力、载荷条件与疲劳强度系数等疲劳影响因素并按线性累积损伤理论进行疲劳计算。Fatigue Tool进行疲劳分析包含三个步骤：材料疲劳性能参数设定、疲劳分析与疲劳结果评估。 Fatigue Tool产品功能

1.Fatigue Tool采用广泛使用的应力-寿命方法，综合考虑平均应力、载荷条件与疲劳强度系数等疲劳影响因素并按线性累积损伤理论进行疲劳计算。Fatigue Tool进行疲劳分析包含三个步骤：材料疲劳性能参数设定、疲劳分析与疲劳结果评估。

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定义（在指定平均应力水平时的）S-N数据 疲劳载荷与平均应力方法

2. 确定S-N曲线的插值算法：log-log（对数插值）、semi-log（半对数插值）和linear（线性插值）

3. 对S-N曲线进行平均应力修正：Goodman,Soderberg与Gerber修正方法 和以及多应力比(r)的交变应力-平均应力修正方法（对任意平均应力进行修正）

4. 对单轴S-N曲线进行多轴应力修正，允许采用多种 类型的应力作为单轴疲劳计算应力值：任意应力分量、von Mises应力以及带正负符号的von Mises应力（符号取绝对值最大主应力的符号，适用于受压平均应力 循环的疲劳计算）

5. 可以考虑疲劳强度缩减系数（Kf）对疲劳寿命的影响

6. 支持五种类型的疲劳载荷并进行缩放处理：脉动循环载荷谱(r=0)、 对称循环载荷谱(r=-1)、任意应力比循环载荷谱、载荷-时间历程数据和非比例载荷谱

7. 提供全模型的多种疲劳寿命分析结果，可以进行云图、曲线图或者柱 状图分布图进行显示。输出的结果包括： ·疲劳寿命

·指定设计寿命条件下的疲劳损伤 ·指定设计寿命条件下的安全系数 ·应力双轴性 ·等效交变应力

·疲劳敏感性图 疲劳敏感性图 ·雨流矩阵 ·损伤矩阵

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损伤矩阵图 雨流矩阵图

仿真模型建造环境

* 快捷实体建模工具DesignModeler：基于Parasolid内核、以CAE分析为目的的实体建模工具，包含了普通CAD软件的强大的实体建模能力和方便性，同时考虑了CAE分析的特殊需求。另外，

DesignModeler也可以直接导入CAD模型，考虑CAE分析的特殊需求，对之进行修补，使之适应仿真需求。

* ANSYS快捷前后处理系统Workbech Enviroment：ANSYS新一代的前后处理程序，与以往的前后处理程序相比，她考虑了设计人员的特点，如具有高可靠度的CAD几何访问功能、与CAD

系统的模型参数双向互动、分析过程使用工程化语言、网格剖分完全自动化且高精度、自动生成计算报告等。同时融入诸多分析专家的经验，大大降低了CAE的使用门槛，使得CAE可成为设计人员桌面化的产品，使设计分析一体化成为可能。

* 专业CAE分析前后处理系统AI Environment：AI*Environment是世界顶级的CAE专业化前后处理器，强大的CAD模型几何修补、自动中面抽取、独特的网格“雕塑”技术及网格编辑技术是她的

四大特点。可输出所有世界知名CAE/CFD软件需要的网格，为CAE/CFD分析统一平台提供了解决方案。

* 专业的流体动力学前后处理系统ICEM CFD：高度智能化的工程数值计算CFD软件包，其强大的网格划分功能可满足CFD对网格划分的严格要求：边界层网格自动加密，流场变化大的区域网格

局部加密，网格自适应用于激波捕捉、分离流模拟，高质量的全六面体网格

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提高计算速度和精度，非常复杂空间的四、六面体混合网格等。

DesignXplorer VT

DesignXplorer VT 将CAD系统的设计参数集成到分析过程中，通过建立设计空间，使设计人员可对产品性能进行深入的研究，并提供了直观的工具迅速选择到优化的设计方案。软件提出新颖的优化概念，提供了创新性的优化技术，使她在设计优化领域脱颖而出。 优化概念的革新

多目标优化：DesignXplorer VT的革新之一

实际工程需要多个优化目标，工程中需要产品的总体性能较好，而不是某一项指标最好。产品多项指标皆趋向于最好，而不能某项指

标达到最好而无视其它需要。有时重量不是最重要的，比如，第一阶频率要高，重量要轻，宽度要小，我们需要这三项优化指标的折衷与平衡。

优化技术革新

变分技术：DesignXplorer VT的革新之二

变分（VT）技术——在有限元分析矩阵（如刚度阵、质量阵）级别上利用级数展开方法建立他们与设计变量之间的关系，计算出来的结果与设计变量之间也是类似的关系。因此，可以通过一次有限元计算就可以建立设计空间的响应面/曲线，然后查询得到优化设计方案。

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更多特点

·设计变量可以不连续，如孔的直径是由钻头的型号决定的，各型号尺寸不连续；

· 设计变量集合化，如型钢是按照型号选用的，型号一确定，所有的细部尺寸完全确定。相同的实例还有材料牌号。 ·除了VT技术之外，也提供DOE技术

一个模型、一次分网、一次计算 便可得到设计空间和优化方案 结果显示工具

·设计空间图：输入参数与响应参数之间的关系，形成响应面或设计曲线。对离散变量有特殊的显式方式。

设计空间 离散设计变量的响应面

· 灵敏度：正则化的灵敏度图表，以直方图和饼图的形式直观显示输入参数对响应参数的相对影响程度 灵敏度图 蛛状图

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·蛛状图：即时反映所有的输出参数在输入参数当前值得写响应，可以容易地、形象地比较多个结果参数。

·多目标优化的输出：给出三个优化的候选设计，“星号”的数量指示了目标达成的程度。 多目标优化的输出

ANSYS Workbench SDK Workbench

CAE技术给工业企业产品研发带来巨大的经济效益，这已成为不争的事实。以ANSYS、LS-DYNA等为代表的高端CAE软件早已活跃在全球各行各业中，将“基于物理样机试验的传统设计方法”带入基于“虚拟样机仿真的现代设

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计方法”。大幅缩短产品开发周期，降低成本，提高企业竞争力。 现代设计方法表明，产品设计虽然只占产品整个成本的5％，但它却影响产品整个成本的70％。潜在的问题越早地得到解决，设计的成本与周期的降低效果越明显。因此，CAE分析应该提前到概念设计阶段，在零部件设计阶段就应该进行CEA分析。但成千上万的零部件都进行刚强度校验，分析部门的人力根本不能支持。因此设计人员来负责对自己设计的零部件进行分析，已成为企业的迫切需求。但目前的CAE软件对设计人员来说是用门槛较高，应该为他们量身订制和使得CAE分析工具。

ANSYS公司针对此需求的方案就是“通用程序专用化”。为此，ANSYS公司创新性地推出一款专用的“现代CAE应用程序开发平Workbench” Workbench的设计思想

ANSYS公期以来为用户提供成熟的CAE产品，现在决定把自己的CAE软件产品拆散形成组件。公司不只提供整合的、成熟的软件，而且提供软件的组件（API，基于MS COM技术）。用户可以根据自己的实际需要将这些拆散的技术重新组合，并集成为具有自主知识产权的技术，形成既能够充分满足自身的分析需求，又具有个性化的软件产品。Workbench则是专门为重新组合这些组件而设计的专用平台。毫无疑问，开发出来的软件产品在易用性和功能性之间将可以取得很好的平衡。Workbench提供了一个加载和管理API的基本框架。在此框架中，各组件（API）通过Jscript、VBscript和HTML脚本语言组织，并编制适合自己的使用界面（GUI）。另外，用户自己的技术可以像ANSYS的技术一样编制成API溶入这个程序中。

图2为基于Workbench的分析环境的示意图，ANSYS公司提供的CAD链接器、参数管理器、各类API以及用户自己知识产权的API在Workbench环境下集成，形成应用程序。在机车车辆的设计中，采用全新零部件的比例并不

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大，通常是将标准零部件CAD骨架库中的零部件的尺寸、材料加以变化，再添加一些细部工艺特征，即可应用到新的设计中。希望对某CAD零部件分析时，从CAD骨架模型库中提取模型，在Workbench程序中设置设计参数，如设计尺寸、材料或载荷大小等，然后提交给希望的求解器求解。计算结果返回Workbench程序进行结果显示。若用户对当前的设计方案不满意，可重新设置参数，再求解，直到对当前的设计方案满意为止。这些满意的设计参数在此处可以直接返回对应此模型的CAD软件中（双向互动参数传递功能），生成候选的设计方案。

此程序编制的参与人员中应以专职CAE分析人员为主。CAE专家负责对所有将要植入此程序的零部件在CAE软件中仔细研究，总结分析经验，确定模型化方案，如载荷如何施加、网格如何划分、载荷步如何设置、进行哪些分析类型、应该提取哪些计算结果等。将这些分析经验固化到程序中，所有与CAE模型化相关的过程完全封装在后台运行。使用这些程序的人（通常是设计人员）所面对的界面非常简洁，可能只是看到几何尺寸、零件材料、工程载荷的大小等必要数据的修改界面，使用者无法干预模型化过程。这样可有效地保证分析工程的标准化，分析结果的正确性由分析专家来保证，从而不再出现不同的分析者带来不同的分析结果的现象，最大限度地避免了错误的发生。

这种程序设计思路可以制作各种级别的专用程序，小到单个零部件的分析程序，大到行业化程序。穷尽单个零部件所有的可能（如拓扑结构及工况类型等），便形成零部件家族程序；整个产品的各零部件全部订制完毕，便形成产品家族程序；当这种定制扩大到行业时，便形成行业专用分析程序。图3

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所示是利用Workbench平台开发的铁路机车分析系统，图3中看到的是转向架模块。

程序可以提供ANSYS公司提供的各种核心功能，如：装配问题的结构线性分析、非线性分析、静力分系、动力分析、疲劳分析、屈曲分析、热及热应力分析、流体分析、电磁分析、多目标自动优化等，也可加入计算报告的自动生成这样的辅助功能。

Workbench的特征 >

作为一个应用开发平台，Workbench提供了应用开发所需求的框架和支撑服务、集成机制、可伸缩的配置和功能性，包括： · 直接使用先进的CAE技术 - 网格划分与微小特征忽略 - 材料数据库的使用 - 边界条件施加 - ANSYS各级求解器 - 计算报告的自动生成 · 图形处理技术

- 图形控制（动态缩放旋转） - 后处理数据的显示 · CAD模型的处理

- CAD模型直接使用及双向参数互动

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- 3D装配模型的零部件（接触）管理 · 最新IT技术 - 用户界面的快速生成 - 基于MS COM组件技术 - 基于协同引擎的三层构架

- 脚本语言：Jscript/VBScript/HTML - 使用XML语言作为数据交换工具

Workbench和PDM的集成

PDM（产品数据管理）是与产品相关的“信息”与“过程”的管理平台。与产品相关的信息指属于产品的数据，如CAD/CAM/CAE文件、材料清单（BOM）、产品配置等；与产品相关的过程包括有关的加工工序、批准权、使用权、工作流程等过程程序。典型的PDM系统通常由四层结构（图4 右半部分）组成： 1) 支持层：关系型数据库（CAD模型库）；

2) 面向对象层：定义CAD文件库中各文件（零件或装配）的关系； 3) 功能层：数据库的管理与操纵功能，由基本功能组件、系统管理组件、工作环境组件（API）三部分构成；

4) 用户层：用户界面（GUI），对功能层发指令，使用数据库。

另外，PDM使用CAX(CAD/CAE/CAM)数据时，在功能层调用CAx应用程序。

与Workbench 相似，PDM也是一种基于组件的需要根据用户需求实施或定制的平台。这两种平台相似的特性使它们之间具有天然的亲合性。Workbench和PDM的各部件对应关系如表1所示。因此如果我们按照图5所示

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的传递方式，将Workbench融合到PDM系统中去，便形成图7所示的基于网络的PDM-WB设计与分析一体化环境 。

由中国仿真互动http://www.simwe.com 网站顾问htbbzzg先生整理。

技术交流中心http://www.simwe.com/cgi-bin/ut/forum_show.cgi

由于旋转机械的特性（工作时有旋转部件），以及旋转机械结构部件的周期性，通常认为不同叶片通道内部的流动是相同的，因此只模拟一个叶片通道；

旋转部件和静止部件分别建模、划分网格；

旋转部件在旋转坐标系下求解，静止部件在静止坐标系下求解，转子和静止域之间叫做参混面，通常用模型来处理参混面上的数据交换。

目前旋转机械数值模拟的商业软件，主要用cfx、numeca、fluent。

由于cfx和numeca提供专用的网格划分工具，业界使用较广。但由于软件网格接口和格式转化，cfx和numeca专用工具划分的网格，可以导入fluent进行计算。

由于旋转机械的结构特点（叶片全三维，没有任何规律。沿着叶片高度方向，又弯又扭），通常其几何可以用两种方法描述：

1、数据文件

a、叶片数据：用离散点来描述叶片几何与流面相交的封闭曲线。从叶片根部到叶片尖部，多条曲线来表示叶片几何；cfx里，对应profile.curve文件

b、流道几何：用离散点来表示。cfx里，对应hub.curve和shroud.curve文件 2、三维几何

用CAD生成的实体。

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cfx里，可以用两种方法生成网格。

1、非结构网格（tetra和prism网格，或者hexa网格）

a、 对CAD三维几何，在CFX－mesh或者ICEM里，划分网格 b、在ICEM环境里，用hexa模块生成六面体网格 2、结构化网格（六面体网格）

用turbogrid生成。turbogrid软件有1.6和11.0两个版本，两个版本差别非常大。 turbogrid

调入数据文件后（注意turbogrid不能调入CAD几何文件，但是可以输出tin文件－icem可以读）

turbogrid里选择网格模版

cfx11带的turbogrid版本提供的网格模版很不错

continue

注意选择meshdata

生成网格

检查网格质量。

通过调整模版对应的layer上的controlpoint，可以调整网格质量。 如果实在不能提高网格质量，那就考虑换网格模版。 输出网格文件。

用turbogrid11划分网格结束。

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