cfd通用软件综述

《cfd通用软件综述》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、CFD通用软件综述

2、第1计算流体力学(putationalFluidDynamics，简称CFD)是20世纪60年代起伴随计算机技术迅速崛起的学科。经过半个世纪的迅猛发展，这门学科己相当成熟，成熟的一个重要标志是近十几年来，各种CFD通用性软件包陆续出现，成为商品化软件，为工业界广泛接受，性能日趋完善，应用范围不断扩大。至今，CFD技术的应用早己超越传统的流体力学和流体工程的范畴，如航空、航天、船舶、动力、水利等，而扩展到化工、核能、冶金、建筑、环境等许多相关领域中去了。CFD通用软件包的出现与商业化，对CFD技术在工程应用中的推广起了巨大的促进作用。在此之前，航

3、空和航天工程一直较重视CFD技术，并早已研制出用于气动设计的专业性应用软件包。但在其他方面，主要还是在学术范围内开展研究工作，真正在工程设计中实际应用并不多。显然，CFD技术艰深的理论背景与流体力学问题的复杂多变阻碍了它向工业界推广。一般工程技术人员很难较深入地了解这门学科，由专家编制的程序用起来也不容易，因为总有不少条件、参数要根据具体问题以及运算过程随时做出修改调整，若不熟悉方法和程序，往往会束手无策，此外，前、后处理也显得十分棘手。CFD研究成果与实际应用的结合成为极大难题，这一切曾使人们对CFD的工程应用前景产生疑虑。在此情况下，通用软件包应运而生。一般认

4、为是Spalding主持的英国CHAM公司跨出了第一步，Spalding与Patankar提出的SIMPLE算法(半隐式压力校正解法)在70年代己被广泛用于热流问题求解，CHAM公司在80年代初以该方法为基础推出了计算流体力学与传热学的商业化软件-PHOENICS的早期版本。这是CFD通用软件包的雏型，具有一定通用性，尽管功能还很不完备，但问世后很受欢迎。于是，在其版本不断更新的同时，新的通用软件，如FLUENT、STAR-CD与CFX等也相继问世，这些软件十分重视商业化的要求，致力于工程实际应用，并在前、后处理，人机对话等方面下大功夫，从而被工业界所认识和接受，

5、为CFD技术打开了广阔的应用前景。进入90年代，更多的商业化CFD应用软件如雨后春笋般出现，涉及范围越来越广。CFD通用软件以其模拟复杂流动现象的强大功能、人机对话式的界面操作以及直观清晰的流场显示引起了人们的广泛关注，其发展在西方国家得到工业界和政府部门的有力支持。90年代后期，在工程技术界还曾出现推广学习CFD技术的热潮。这标志着CFD技术终于成功走出学术研究的象牙之塔，成为工程设计的重要手段。计算流体力学在20世纪80年代左右取得了不少重大进展。在高速可压缩流动方面，基于总变差减小(TotalVariationDiminishing，TVD)与矢通量分裂(F

6、luxVectorSplitting)、通量差分分裂(FluxDifferenceSplitting)等方法的高精致格式(HighResolutionScheme)终于较好地解决了流体力学的一大难题——跨、超音速计算的激波精确捕获。而采用传统的人工黏性方法的Jameson格式等在这方面也取得很大的成功。多层网格与残差光顺(ResisualSmoothing)等加速收敛技术有效地减少了三维流动模拟的巨大计算工作量。而在低速不可压流动方面，利用人工可压缩性方法与压力校正法等对纳维尔-斯托克斯方程组的直接求解取代了局限性很大的流函数-涡量法等传统解法，从而也促进CFD技

7、术向流体传热、多相流、燃烧与化学反应流等领域迅速扩展与深入。这些进展为通用软件的发展奠定了良好的理论基础。受种种条件、因素的限制与影响，CFD通用软件在我国的引进推广比较晚，直到最近几年才有较大起色。在很长一段时间内，只有极少数研究单位和大型企业引进正规CFD软件，人们接触较多的是PHOENICS的早期版本(基本上是的)，虽有一些CFD软件公司曾在我国找过代理，举办过产品介绍会，但收效甚微。著名软件“CFX”于1995年在我国设立代理，并成功地发展了一批用户，是进入较早的一个CFD通用软件;自1997起，PHOENICS以其较低廉的价格、较高的性价比以及代理商的成

8、功促销发展了不少国内用户。PHOENICS和CFX使很多人对CFD通用软件包的特点与功能有了初步认识。1998年，全球市场占有率最高的CFD软件——FLURENT在北京设立代理公司，正式进入中国市场，并迅速取得良好的销售业绩。STAR-CD、NUMECA(FINE)等著名软件也先后在中国设立代理，发展用户，于是国内出现了CFD软件群雄逐鹿的局面。由于CFD软件是专业性很强的高科技产品，很多用户，尤其是工业界用户，对其性能特点和技术背景了解很少，即便是从事流体力学工作的人，如对数值模拟缺乏了解，对CFD软件的认识也比较模糊。随着CFD通用软件的推广，其用户与潜在用户

9、在迅速增加