CFD软件比较.docx
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CFD软件比较
PHOENICS等数值模拟软件简介
guanxy 发表于 - 2006-9-2617:
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PHOENICS,STAR-CD,FLUENT,CFX,FIRE,KIVA,CHEMKIN,HRFAC（Highresolutionfluidanalysiscode）
PHOENICS
PHOENICS是英国CHAM公司开发的模拟传热、流动、反应、燃烧过程的通用CFD软件，有30多年的历史。
网格系统包括：
直角、圆柱、曲面、多重网格、加密网格。
可以对三维稳态或非稳态的可压缩流或不可压缩流进行模拟，包括非牛顿流、多孔介质中的流动，并且可以考虑粘度、密度、温度变化的影响。
PHOENICS的开放性较好，提供对软件现有模型进行修改、增加新模型的功能和接口，可以用FORTRAN语言进行二次开发。
STAR-CD
STAR-CD是SimulationofTurbulentflowinArbitraryRegion的缩写，CD是ComputationalDynamicsLtd,是基于有限容积法的通用流体计算软件。
另外包括用于发动机内部热分析的ES-ICE软件，网格生成工具软件包Proam。
可与CAD、CAE软件接口，如ANSYS、IDEAS、NASTRAN、PATRAN、ICEMCFD、GRIDGEN等，这使STAR-CD在适应复杂区域方面的特别优势。
STAR－CD能处理移动网格，用于多级透平的计算，在差分格式方面，纳入了一阶迎风、二阶迎风、中心差分、QUICK,以及一阶迎风、中心差分或QUICK的混合格式，在压力耦合方面采用SIMPLE、PISO以及SIMPLO的算法。
在湍流模型方面，有标准、RNG,Chen等模型，可计算稳态，非稳态，牛顿，非牛顿流体，多孔介质，亚音速，超音速，多项流等问题。
STAR－CD的强项在于汽车工业，汽车发动机内的流动和传热。
FLUENT
FLUENT是目前国际上比较流行的美国研制的商用CFD软件包，具有丰富的物理模型、先进的数值方法以及强大的前后处理功能，在航空航天、汽车设计、石油天然气、涡轮机设计等方面都有着广泛的应用。
FLUENT的软件设计采用不同的离散格式和数值方法，以期在特定的领域内使计算速度、稳定性和精度等方面达到最佳组合，从而高效率地解决各个领域的复杂流动计算问题。
能够模拟流体流动、传热传质、化学反应和其它复杂的物理现象，可应用的范围有湍流、传热、化学反应、混合、旋转流及激波等。
CFX
CFX是由英国AEA公司开发，是一种实用流体工程分析工具，用于模拟流体流动、传热、多相流、化学反应、燃烧问题。
适用于直角/柱面/旋转坐标系，稳态/非稳态流动，瞬态/滑移网格，不可压缩/弱可压缩/可压缩流体，浮力流，多相流，非牛顿流体，化学反应，燃烧，NOx生成，辐射，多孔介质及混合传热过程。
CFX采用有限元法，自动时间步长控制，SIMPLE算法，代数多重网格等解法。
CFX-TASCflow在旋转机械CFD计算方面具有很强的功能。
CFX-TurboGrid是一个用于快速生成旋转机械CFD网格的交互式生成工具，很容易用来生成有效的和高质量的网格。
FIRE
FIRE软件是奥地利AVL公司开发的发动机CFD软件，可以用于模拟发动机流动、喷雾、燃烧的数值模拟。
多维模型将缸内空间离散成结构化或非结构化的计算网格，数值计算采用移动边界法，并引入各种物理化学模型。
计算发动机缸内任意时刻的温度场、速度场、压力场及排放物分布。
Chemkin
Chemkin程序是美国Sandia国家实验室开发的最新版大型气相化学反应动力学软件包，它主要处理和计算燃烧问题中涉及到的化学动力学问题。
CHEMKIN有多种针对不同模型的应用程序，包括AURORA、CRESLAF、EQUIL、OPPDIF、PASR、PLUG、PREMIX、SHOCK、SPIN、SURFTHERM、OVEND、TWAFER等应用程序，分别用来模拟充分搅拌反应器（AURORA）、圆柱形或平面形通道内的层流化学反应（CRESLAF）、化学平衡相平衡（EQUIL）、对流扩散火焰（OPPDIF）、部分搅拌反应器（PASR）、柱塞流反应器（PLUG）、一维稳态层流预混火焰（PREMIX）、冲击波化学动力学（SHOCK）、化学气相沉积滞留反应器（SPIN）、气相和表面化学系统的热化学传质及动力学（SURFTHERM）、多晶片低压化学沉淀反应器（OVEND）、用来确定多晶片低压化学沉淀反应中的温度（TWAFER）CHEMKIN软件中的SENKIN子程序，可以用来计算封闭气缸中预混合气体化学反应动力学过程，该程序除了能够预测反应气缸中各组分浓度、温度和压力的变化趋势，还能对各基元反应进行敏感度分析。
KIVA3V
KIVA3V程序是美国LosAlamos国家实验室编制的用于模拟内燃机三维流动、喷雾、燃烧和排放过程的原代码计算程序。
程序采用“任意拉格朗日－欧拉”（ALE）计算方法，在时间方向上采用隐式差分格式；对缸内湍流的模拟采用RNG湍流模型；应用拉格朗日运动坐标系研究喷雾液滴的特性，即离散液滴模型（DDM），它是基于统计的蒙特卡洛方法，用拉格朗日方式跟踪具有代表性的统计样本（液滴），液相对气相的干扰在气相的偏微分方程中以附加源项的形式出现；燃烧模型采用湍流与化学反应交互的模型，采用详细化学动力学机理对柴油喷雾湍流燃烧进行模拟。
HCT（Hydrodynamics,chemistryandtransport）
HCT程序是美国LawrenceLivermore国家实验室开发的化学反应动力学的原代码程序，它主要处理和计算燃烧问题中涉及到的化学动力学问题。
在过去的十几年HCT程序广泛用于发动机爆震和自燃研究。
HCT程序不仅可以计算封闭系统，也可以计算开口系统，而且可以计算预混合燃烧的火焰传播速度。
HRFAC（HighResolutionFluidAnalysisCode）
为王嘉松（上海交通大学）研制的，利用高分辨率（如TVD）格式，在水动力学、水环境和大气环境方面应用的程序，包括一维、二维的，有限差分、有限体积的，解决规则网格和非规则网格的，解决浅水动力学和污染物扩散的，并提出了全域精度保持的新TVD格式，新控制单元（卫星单元）概念。
相关成果发表了15篇研究论文，其中SCI收录3篇，EI收录7篇，SCI他引13篇。
序号
软件名称
简介
功能和应用领域
供应商信息
支持并行
情况
通用软件
1.
FLUENT
Fluent的软件设计基于CFD软件群的思想，从用户需求角度出发，针对各种复杂流动的物理现象，FLUENT软件采用不同的离散格式和数值方法，以期在特定的领域内使计算速度、稳定性和精度等方面达到最佳组合，从而高效率地解决各个领域的复杂流动计算问题。
主要的软件模块有：
Icepak专用的热控分析CFD软件；Airpak专用的供暖通风和空气调节软件；Mixsim是面向搅拌装置设计的专业流体分析软件；BladeModeler是涡轮机械叶片设计软件；CoolSim是虚拟数据中心制冷审核服务软件。
航空航天、燃料电池、生物医药、钢铁冶金、船舶、电子电气、汽车、机械、化工、电力、环境、石油、建筑、空调玻璃、搅拌
支持并行
2.
ABAQUS
ABAQUS等是一套功能强大的工程模拟的有限元软件，其解决问题的范围从相对简单的线性分析到许多复杂的非线性问题。
ABAQUS包括一个丰富的、可模拟任意几何形状的单元库。
并拥有各种类型的材料库，可以模拟典型工程材料的性能。
作为通用的模拟工具，ABAQUS除了能解决大量结构问题，还可以模拟其他工程领域的许多问题。
ABAQUS有两个主求解器模块-ABAQUS/Standard和ABAQUS/Explicit。
ABAQUS还包含一个全面支持求解器的图形界面，即人机交互前后处理模块-ABAQUS/CAE。
ABAQUS对某些特殊问题还提供了专用模块加以解决。
ABAQUS/Standard是各种线性和非线性工程模拟能够有效、精确、可靠地实现。
ABAQUS/Explicit（显示积分）为模拟广泛的动力学问题和准静态问题提供精确、强大和高效的有限元求解技术。
ABAQUS/CAE能够快速有效的创建、编辑、监控、诊断和后处理先进的ABAQUS分析，将建模、分析、工作管理以及结果显示于一个一致的、使用方便的环境中。
属、橡胶、高分子材料、复合材料、钢筋混凝土、可压缩超弹性泡沫材料及土壤和岩石问题、热传导、质量扩散、热电耦合分析、声学分析、岩土力学分析、压电解质分析、航空、汽车、船舶、土木、电子、材料成型加工、石化
支持并行
3.
CFX
CFX是通用计算流体力学分析软件。
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技术特点，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。
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。
CFX的前处理模块ICEMCFD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，具有两大特点：
先进的网格剖分技术和一劳永逸的CAD模型处理工具
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
支持并行
4.
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。
LS-DYNA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）。
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，开创了显式算法的先河，被公认为显式算法的鼻祖
汽车工业:
碰撞分析、气囊设计、乘客被动安全、部件加工；航空航天：
鸟撞、叶片包容、飞机结构冲击动力分析、碰撞、坠毁、冲击爆炸及动态载荷、火箭级间分离模拟分析、宇宙垃圾碰撞、特种复合材料设计；制造业：
冲压、锻造、铸造、切割；市政工程：
地震安全、混凝土结构、爆破拆除、公路桥梁设计；国防：
内弹道和终点弹道、装甲和反装甲系统、穿甲弹与破甲弹设计、战斗部结构设计、冲击波传播、侵彻与开坑、空气，水与土壤中爆炸、核废料容器设计等；
电子领域：
跌落分析、包装设计、热分析、电子封装；石油工业：
液体晃动、完井射孔、管道设计、爆炸切割、事故模拟、海上平台设计；其它应用：
玻璃成型、生物医学、体育器材；
ls-dyna软件是美国lstc公司出品，不是ansys公司的产品，可以集成到ansys环境中
支持并行
5.
MSC
MARC
非线性有限元分析。
MSCMARC具有多种物理场的分析能力、复合场的耦合分析能力、强大的非线性分析能力、最先进的接触分析能力、并行计算功能、丰富的单元库、开放的用户环境、强大的网格自适应功能、全自动三维网格重划分
核电工业、航空航天、汽车、造船、铁道、石油化工、能源、电子元件、机械制造、材料工程、土木建筑、医疗器材、冶金工艺、家用电器
支持并行
6.
MSCPatran
有限元分析前后处理。
MSCPatran其友好的用户界面条例清晰，符合CAE操作流程，最多不超过三级的菜单按“事件”激发，使用户可随意接通任何分析任务。
对大模型的操作响应及快，包括网格剖分、图形优化、数据库优化、内存管理及屏幕刷新等，都能快速给出操作结果，大大加快了分析速度。
其几何模型直接访问技术为所有的CAD软件系统间的几何模型沟通及各类分析模型无缝连接提供了完美的集成环境。
MSCPatran允许用户直接在几何模型上设定载荷、边界条件、材料和单元特征，并将这些信息自动地转换成相关的有限元信息，以最大限度地减少设计过程的时间消耗。
航空、航天、汽车、船舶、铁道、机械、制造业、电子、建筑、土木、国防、生物力学、食品包装等
不支持并行
支持Win/Linux/
Unix系统
7.
MSC
Nastran
有限元分析。
MSCNastran具有极高的软件可靠性、独特地结构动力学分析技术、完整的非线性求解技术、高效的大型工程求解能力-ACMS方法、针对大型问题的优化技术和设计灵敏分析技术、高度灵活的开放式结构与功能独特的用户化开发工具DMAP语言、独特的气动弹性及颤动分析技术、独特的多级超单元技术，支持MSCNastran所有的分析类型、高效的分布式并行计算
航空航天、国防、汽车、造船、机械制造、兵器、铁道、电子、石化、能源材料等
支持并行
支持Win/Linux/
Unix系统
8.
MSC
Fatigue
零部件疲劳寿命分析。
MSCFatigue支持多种有限元软件的求解结果、自带大量的材料疲劳特性数据库、独特的随机振动条件下的疲劳寿命、独特的旋转车轮的疲劳分析、具有重设计循环能力，进行真是载荷工况仿真、支持MSCNastran所有的CWELD选项ALIGN，GRIDID，ELEMID，支持XDB和.OP2文件
空间站、飞机发动机、汽车、铁路、家电、电子通讯、舰船、石油化工、内燃机、核能、电站设备、机械制造
不支持并行
支持Win/Linux/
Unix系统
9.
MSC
Dytran
高度非线性仿真分析。
MSCDytran程序采用显示积分法并能模拟各种材料及几何非线性，同时提供拉格朗日求解器与欧拉求解器，既能模拟结构又能模拟流体。
具有领先的材料流动欧拉技术、纯结构的有限元技术和纯流动的欧拉有限体积技术结构并形成精确独特的流固耦合技术、集成Lagrange技术领先的LA-DYNA程序、强大的结构分析能力、在MSCPatran开发环境支持下，易于实现客户化
航空航天、汽车、造船、铁路、国防、核工业
不支持并行
支持Win/Linux/
Unix系统
10.
MSC
ADAMS
多体动力学及虚拟样机分析软件。
软件界面友好，操作简单，易学易用；三维实体碰撞和冲击分析功能；独特的摩擦、间隙分析功能；大型、超大型工程问题的求解能力；极好的解算稳定性，是唯一支持并行计算的机械系统动力学分析软件；是唯一支持系统参数化试验研究，优化分析的机械系统动力学分析软件；独特的振动分析功能，能分析机构任意运动状态的下系统振动性能；提供多学科软件接口
航空航天、汽车、铁道、兵器、船舶、工程设备、重型机械设备
仅支持SMP并行
支持Win/Linux/
Unix系统
11.
MSC
Easy5
多学科系统控制仿真。
强大的控制系统仿真分析能力；丰富的多学科专业应用库，方便建立多种学科领域的系统模型；与各种工程软件紧密集成，实现机、液、电、控等多学科复杂系统的联合仿真；直观的图形建模方法，直接通过控制元器件和物理元件建立系统仿真模型；多种数值算法，强大的仿真分析能力、丰富的分析手段和卓越的求解器；强大的代码生成能力，可以由图形化系统模型自动生成相应的FORTRAn或C源代码，这些代码可以通过编译生成可执行程序，并可以被用户调用
航空航天、汽车、船舶、工程设备、重型机械设备
不支持并行
支持Win/Linux/
Unix系统
12.
MSC
FlightLoads
飞行载荷及动力仿真系统。
由MSCPatran全面支持的前后处理功能；单一模型适用于所有的亚音速，超音速、稳定及非稳态气弹分析；模型的可视化和全面检查；全集成的内嵌式亚音速/超音速气动计算求解器可精确计算复杂几何体上的压力分布；正对称，反对称，非对称机动；提供与用户自编的飞行控制软件的通用接口；生成刚体及六自由度的气动弹性力和力矩；在所限定的条件下计算分布的气弹载荷和位移以及自由飞行状态和伺机精确机动；支持多种重量条件和多种气动边界条件；支持设计优化
航空航天、国防工业
不支持并行
支持Win/Linux/
Unix系统
13.
MSC
FEA
Patran和MSCnastran的软件集成包，专用于部件级设计的有限元分析。
提供了静力分析、动力分析、热分析、非线性分析、优化设计、转子动力学分析
部件级设计的有限元分析
14.
MSC
AFEA
Patran和Marc的软件集成包，用于部件级设计的非线性有限元分析。
非线性工程问题：
多物体接触、橡胶材料模型
15.
MSC
Sofy
有限元仿真流程软件。
Sofy通过建立和使用同一仿真流程，大幅提高CAE仿真的生产效率和可靠性；使用模型柔变技术，快速实现产品改型；通过质量检查和管理，确保有限元模型的高质量；便捷的声学建模；提供交互式的白车身内噪声建模工具；为用户提供一个功能强大的图形界面，建立流固耦合分析模型
有限元仿真流程
不支持并行
支持Win/Linux/
Unix系统
16.
ACTRAN
Actran是振动噪声分析的专用工具，是集有限元与无限元于一体的声学分析软件。
可求解声音的辐射、衍射、散射、导向传播、封闭声场、吸收、隔音、传输、衰减等，声源模型不仅包括经典的声单极、双极、点或离散载荷以及强迫运动等，也包括高级物理激励模型，如紊流边界层或散射声场等。
MSC.Actran：
与MSC.Actran集成的软件系统，提供了丰富的单元库以及泡沫、多孔弹性、橡胶、玻璃等多种材料库，具有Sparse、SuperLU并行、快速FRFKrylov求解器。
可通过超单元与MSCNastran双向无缝集成，可对内饰件、白车身、带内饰件的车身、进排气系统等进行振动噪声分析。
ACTRAN/TM：
是旋转涡轮机械振动噪声和空气噪声分析软件包，包括噪声在非均匀流场中的传播和辐射，可以从CFD软件的流动仿真数据中获得噪声源。
ACTRAN/VI：
是进行振动噪声和气动噪声分析前处理和后处理而设计的全新的图形用户界面，可以创建ACTRAN分析模型、进行结果后处理及可视化（2D图形，3D显示，动画）。
ACTRAN/VA：
通用振动噪声分析软件系统。
专业的振动噪声分析软件，在航空、航天、船舶和汽车等领域有很多应用。
http:
//www.fft.be
支持DMP并行
支持Win/Linux/
Unix系统
17.
ADINA
ADINA在计算理论和求解问题的广泛性方面全球领先的地位，尤其针对结构非线性、流体、流/固耦合等复杂工程问题开发。
经过20年的商业化开发，ADINA已经成为近年来发展最快的有限元软件以及全球最重要的非线性求解软件，被广泛应用于各个行业的工程仿真开发
机械工业、航空航天、舰船行业、核工业、压力容器、石油工业、汽车工业、材料加工、土木建筑、电子电器、生物力学
支持并行
支持Win/Linux/
Unix系统
18.
BOSS
通用的分子模拟软件，有分子力学（MM）计算、蒙特卡洛（MC）统计力学模拟和半经验AM1、PM3和PDDG/PM3量子力学计算。
MM计算包括能量最小化、正则模态法和OPLS力场下的构象搜索，MC模拟能在纯液体、溶液、团簇或气象体系中进行；典型的应用包括计算纯液体性质、溶剂化作用自由能、溶剂化对构象相对能量的影响、沿反应途径的溶剂化自由能的改变以及结合于主-客错合物的结构和相对自由能。
白由能的变化用统计微扰理论（FEP）计算，或者溶质的能量用QM方法计算。
坐标文件以PDB或mol格式输入/输出，界面和显示非常流畅。
提供多种溶剂分子模型:
既可以从12种常用的包括TIP3P，TIP4P和TIP5P水的平衡箱轻松建立溶剂分子，也可以从用户经过纯液体模拟创建的溶剂箱中建立溶剂分子。
BOSS新功能：
PDDG/PM3方法，该方法计算的生成热比B3LYP/6-311+G（3df，2p）方法准确；对长程静电相互作用采用可选择的Ewald方法处理；CM电荷模型；GB/SA水隐式溶剂模型。
http:
//zarbi.chem.yale.edu/software.html
19.
PAM-OPT
多学科优化软件-PAM-OPT可以实现迭代计算的自动化，将耗时的设计制造优化过程自动化；计空间探索；还可用于可执行程序的管理，对计算机网络资源的管理等。
其优化算法有：
自适应响应面方法、梯度方法、特殊迭代随机方法。
探索包括：
沿某一方向的诊断；试验设计离散参数；功能敏感性分析；莫特卡罗探索和稳健行设计；响应面，自动在设计参数域计算DOE值
多学科
流体力学软件
20.
CFD++
可以有效的解决流体力学问题中的可压流（任何马赫数）和不可压流，包括单组分和多组分流动，化学反应流动，多相流，稳流和非稳流，旋转机械，热传导，多孔介质等等。
一阶、二阶和三阶的湍流方程，结合经典的壁面方程，可以精确的捕捉壁面附近的流体压缩参数、压力梯度、热传导等各种湍流特性。
CFD++软件在超音速高速流方面有高声誉和很多的应用
高速流体动力学分析软件，主要应用于航空和航天领域。
支持并行
支持Win/Linux/
Unix系统
21.
FloWizard
FloWizard是针对设计者适用的CFD产品。
设计者不需要是流体模拟方面的专家就可以非常成功的使用FloWizard。
其界面友好，FloWizard
可以自动引导使用者完成流动和传热问题的设置、计算以及分析。
计算流体力学
22.
CFX-Flo
以CFX为基础，面向工程设计的计算流体力学软件，在使用过程中CFX-Flo会提示用户对各种物理模型的设定，并对客户的设计进行检查，当几何和网格更改后无需重新设定物理模型，使用简单方便。
计算流体力学
23.
CFdesign
由美国BlueRidgeNumerics公司开发的前端CFD软件。
可供没有CFD背景的设计工程师使用。
CFdesigh是领先的流体流动、传热和电子冷却模拟工具，可以直接供M
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