1 © 2018 ANSYS, Inc. April 25, 2018 ANSYS 新品发布会和技术巡展2018
ANSYS CFD系列产品主要新功能
马世虎，井文明，ANSYS China
杨振亚，安世亚太；张国军，中润汉泰；刘鹏飞，银景科技
Update
2 © 2017 ANSYS, Inc. April 25, 2018 ANSYS Confidential
ANSYS CFD系列产品主要亮点
ANSYS 19 亮点
• 流体产品的重新打包
− ANSYS Chemkin Enterprise
− ANSYS EnSight
产品功能提升
• ANSYS Fluent Meshing（另有专题介绍）
• ANSYS Fluent
• ANSYS CFX and Turbo Tools
• ANSYS Polyflow
• Combustion Tools
• ANSYS FENSAP-ICE
• ANSYS EnSight
更多信息：
3 © 2018 ANSYS, Inc. April 25, 2018 ANSYS 新品发布会和技术巡展2018
流体产品的重新打包
4 © 2018 ANSYS, Inc. April 25, 2018 ANSYS Confidential
新的ANSYS Chemkin Enterprise授权包
• 单一产品授权支持快速、准确的燃烧反应流模
拟
− 完整的解决方案
− 包含
• Chemkin-Pro
• Energico
• Reaction Workbench
• Model Fuel Library
• Forte CFD
• CFD PrepPost
• 4个内置的ANSYS HPC
Chemkin-Pro可以使用ANSYS HPC
• 进行参数haul计算时，可以使用
ANSYS HPC加速
• 例外：与HPC Pack不兼容
5 © 2018 ANSYS, Inc. April 25, 2018 ANSYS 新品发布会和技术巡展2018
ANSYS EnSight
最好的后处理软件
• 基于EnSight Standard
• 使用 ANSYS License Manager
• 包含在ANSYS CFD Premium, CFD
Enterprise 和 CFD PrepPost中
• 亦可单独购买
6 © 2018 ANSYS, Inc. April 25, 2018 ANSYS 新品发布会和技术巡展2018
ANSYS Fluent
7 © 2018 ANSYS, Inc. April 25, 2018 ANSYS 新品发布会和技术巡展2018
快速、准确的雾化模拟（另有专题介绍）
• 喷射雾化在航空、汽车等领域起着非常重
要的作用
• 工程师需要优化产品，如喷嘴、雾化器等
提高产品性能
• VOF->DPM使得这种分析成为可能
相界面不稳
定性
液带 液滴
VOF => DPM
ANSYS 独有技术
8 © 2018 ANSYS, Inc. April 25, 2018 ANSYS 新品发布会和技术巡展2018
大量的多相流功能提升（另有专题介绍）
April 25, 2018© 2017 ANSYS, Inc. ANSYS Confidential8
Local RMS Residual
固定时间步长
= 10000
可变时间步长=
584
Mixture多相流模型支持
Sharp/Dispersed界面追踪
多相间的多
组分传质
9 © 2018 ANSYS, Inc. April 25, 2018 ANSYS 新品发布会和技术巡展2018
动网格精确预测颗粒冲蚀造成的管路变形
• 过程和油气行业常常需要用流体来输送颗粒。壁面颗粒
对管路的冲蚀可以延长系统的工作寿命
• 静态网格无法解释冲蚀造成的流动变化，模拟的准确性
由此受到损失
• R19中，Fluent使用动网格自动耦合了结构变化，解释
了冲蚀造成的结构变形
Fluent 试验
ANSYS 专有技术
10 © 2018 ANSYS, Inc. April 25, 2018 ANSYS 新品发布会和技术巡展2018
◦ 风险因子为0-1之间的数
✓ 化学风险
• 尿素结晶
• 尿素二次反应
✓ 水力风险因数
• 膜厚度
• 液膜厚度和较高的液膜速度
• 液膜厚度和较低的液膜速度
◦ 后处理过程中实现
◦ 需TUI激活
SCR中尿素沉积风险的评估
11 © 2018 ANSYS, Inc. April 25, 2018 ANSYS 新品发布会和技术巡展2018
Lagrange液膜模型改进
• LWF的改进主要在物理模型和算法
的稳定性上面
◦ 新版本极大改善了旧版本中常见的点状分布
◦ 计算时，时间步长可以适当增大（放大1-2
个量级）
◦ 多组分液滴形成的液膜可以后处理每个组份
的质量分数
April 25, 2018© 2017 ANSYS, Inc. ANSYS Confidential11
旧
版
本
新
版
本
12 © 2018 ANSYS, Inc. April 25, 2018 ANSYS 新品发布会和技术巡展2018
重叠网格扩展至更多应用
• MRF 模型 (螺旋桨，搅拌槽等)
•用户自定义标量 (静电喷涂)
• Mixture多相流模型 (非颗粒流)
•空化、蒸发/冷凝(VOF 和mixture)
•改善了计算速度和稳定性单一网格：蒸汽组份 重叠网格：蒸汽组份
AoA=8°, σ=
13 © 2018 ANSYS, Inc. April 25, 2018 ANSYS 新品发布会和技术巡展2018
应用重叠网格模拟弹性板和心脏瓣膜的运动变形
14 © 2018 ANSYS, Inc. April 25, 2018 ANSYS 新品发布会和技术巡展2018
直升机螺旋桨FSI模拟
15 © 2018 ANSYS, Inc. April 25, 2018 ANSYS 新品发布会和技术巡展2018
准确预测结构变形导致的狭小间隙的泄露
• 汽车、航空工业中的泵、燃
油喷射装置可产生非常大的
压力脉动，该脉动可导致设
备产生明显的间隙，进而产
生泄露
• FSI 在小间隙方面存在很大的
困难，使得准确模拟这种现
象在之前是无法实现的
• Fluent可以维持间隙中的高
质量网格，从而可以准确模
拟这种现象
位移方法
投影方法
ANSYS 专有技术
（缺省）
节点粘
接
允许侧面节
点滑移
16 © 2018 ANSYS, Inc. April 25, 2018 ANSYS 新品发布会和技术巡展2018
等值面
伴随求解器：任意ISO-Surface上的积分变量作为观察值
流场
• 高温不可压流体被管道内的冷板冷却
设计目标
• 观察值：冷板前的质量通量均匀性
• 改变进口喉部提高质量通量的均匀性
优化结果
观察值 变形前 变化后 预期变化 真实变化
速度差异
kg2/m4-s2
-2% %
优化位移
log10 形状敏感度
17 © 2018 ANSYS, Inc. April 25, 2018 ANSYS 新品发布会和技术巡展2018
反应流：自适应格子提高计算精度
• 格子点在需要的地方自动加密
• 不会浪费格子点，却可有效增加计算精度
• AGR可用于小火焰生成和PDF表格生成
例： H 质量分数 vs. 混合分数
AGR 用最少的点
精确描述混合分
数对燃烧的影响
18 © 2018 ANSYS, Inc. April 25, 2018 ANSYS 新品发布会和技术巡展2018
反应流：利用Chemkin-CFD的动态自适应化学算法（DAC）
•甲烷燃烧模拟
◦ 机理：MFL2016
◦ 组份数： 231
◦ 计算核数：16
◦ 计算网格： 2400
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
w/o DAC w/DAC
Solver Time
在未损失精度的前提
下，求解时间减少54%
CO
使用和不使用DAC 的比较
Temperature
19 © 2018 ANSYS, Inc. April 25, 2018 ANSYS 新品发布会和技术巡展2018
反应流：利用Chemkin-CFD求解器加速
• 在Fluent中，Chemkin-CFD求解器能够对大规模反应提供更快
的求解速度
• 在R19中，求解器改善也提高了小规模反应（<50组份种类）
和ISAT算法的速度
◦ ISAT：相较提高倍速度*
◦ 表面反应： (气相反应使用ISAT): 2-3倍提速**
◦ 精度无变化
• Dynamic Adaptive Chemistry (DAC) 选项
◦ 可与Dynamic Cell Clustering联合使用加速反应求解
* 基于Sandia Flame D 和 a 3-D oxyfuel flame
** 基于典型的2-D CVD 案例
20 © 2018 ANSYS, Inc. April 25, 2018 ANSYS 新品发布会和技术巡展2018
针对CHT问题并行加速
• CHT 算例受益于基于模型加权的平衡负载分区
• 可作为Beta功能在自动分区时激活
/define/beta-feature-access yes
/parallel/partition/set/fluid-solid-rebalance-after-read-case? yes
电机测试算例
50M网格
● 固体网格
● 流体网格
基于压力的耦合算法
稳态
CHT
Realizable k-epsilon
21 © 2018 ANSYS, Inc. April 25, 2018 ANSYS 新品发布会和技术巡展2018
DPM域方法改进
• 性能和兼容性提升
• 燃机燃烧室算例
◦ 71M hexcore网格
◦ 5M 颗粒
◦ 均相化学反应
◦ 耦合求解器
◦ 10个时间步
• 4608核时比旧版本提高倍速
度
<8K cells / core
~500 particles / core
22 © 2018 ANSYS, Inc. April 25, 2018 ANSYS 新品发布会和技术巡展2018
其它改进：实时客户端监控
• 远程监控多个模拟任务
◦ Fluent内置了客户端应用
◦ 支持多个求解器连接
◦ 中断/重新连接，暂停求解器，改变参数等
Solver输出的控制台
可显示云图/矢量图等后处理图
片
残差等监控信息自动更新
Fluent批处理模式求解器1
Fluent 远程客户端
Fluent批处理模式求解器1
23 © 2018 ANSYS, Inc. April 25, 2018 ANSYS 新品发布会和技术巡展2018
其它改进：操作改进
•模型数控制边界显示
•过滤
•报告激活
•矢量3D显示
• ……
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ANSYS CFX
25 © 2018 ANSYS, Inc. April 25, 2018 ANSYS 新品发布会和技术巡展2018
目录
• 叶轮机械仿真方法概述
• CFX R19 叶轮机械仿真方法新功能
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叶轮机械仿真方法概述
• 叶轮机械方法
◦ 解决叶片相互作用
◦ 叶轮机械中的流动（压气机/风扇/透平/泵）
◦ 也包括二次流，如抽气/喷气，空化
• 适用范围宽广
◦ 轴流/径流, 小型/大型，地面/航空/航天
• 可用于以下分析
◦ 空气动力学
◦ 气动结构
◦ 气动热力学
◦ 气动声学
多稳态，瞬态可提升
瞬态计算
27 © 2018 ANSYS, Inc. April 25, 2018 ANSYS 新品发布会和技术巡展2018
叶轮机械仿真方法概述
• CFX在叶轮机械行业广泛应用
• 拥有完善的全流程解决方案（前处理，求解，后处理）
• 在稳态分析中实力很强
• 近期的发展聚焦于可实现的快速瞬态仿真
◦ 缩减几何模型 ->节距比变化的模型
◦ 使用频率基方法的瞬态仿真
高级瞬态叶片排模型
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CFX (2016年)
o 拓展了变节距模型的仿真能力
o 多频率，多叶排，畸变
CFX不同版本的新功能
CFX (2017年)
o发布了谐波分析方法（颤振问题）
CFX (2018年)
o拓展了颤振仿真能力
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叶片颤振模拟
• 适用于:
◦ 全环/周期扇段/缩减几何（2通道FT方法）
◦ 时间域/谐波分析法
• 支持复杂模态形状
◦ 可处理工业级的几何模型（叶片-盘结构或者叶轮-轮毂结构）
◦ 模态形状对每一节径的实例化，而不是复制及旋转
◦ 新的“edit profile data”功能
◦ 对复模的工作流
叶片/轮盘
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叶片颤振模拟
• 适用于复杂的模态形态
◦ 从Mechanical 或者MAPDL获取模态分析数据
✓ 具体循环对称性（单扇段）
✓ 具有周期性的扇段或全环模型
• 模态形状一般对应于节径和振动频率
• 轮廓必须被实例化而不是复制和旋转
◦ 使用“Edit Profile Data” 工具
叶轮/轮毂
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叶片颤振模拟
• 新的“Edit Profile Data” 工具
◦ 取代原“Expand Profile Data” 工具
◦ 可用的选项:
✓ 拓展：拓展轮廓
✓ 复制轮廓（复制/旋转）
✓ 实例化轮廓：用于复杂模态
◦ 映射到网格区域：改善将模型形态信息从结构网格映射到CFD网格
◦ 旋转（beta功能）：将轮廓对齐（绕任意轴旋转）
◦ 拓展功能中的通道数：拓展到需要的叶排数
✓ FT 方法：两通道
✓ 对称扇段：拓展到扇段对应的叶排数
Expanded and mapped mode-shape
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叶片颤振仿真：两种设置叶片颤振的方法
将模态形状用于一定节径范围（通常与实模关
联）
将模态形态应用于特定的节径（通常与复模关联）
节径信息从模态形状轮廓读
取
第一个节径需要一个新的
模态形态文件
实模 &
复模实模
用户可输入指定
的节径
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叶片颤振仿真：零位移假设
• 适用于：当用FT变节距模型计算颤振时，有移动壁面穿过周期边界
◦ 举例：叶轮/轮毂或者叶片/轮盘结构
• 对对称周期性扇形模型不是问题，没有限制
• 对FT变节距的两通道模型，无特殊处理不可使用
◦ 解决方法：在靠近周期边界时使用零位移假设
◦ 当壁面位移不显著时假设合理，否则会影响求解精度
使用零位移假设后的模态形
状在叶片和壁面的位移
原始模态形状在叶片和壁面的位移
叶片/轮盘叶轮/轮毂
CFD mesh
FT model
零位移
34 © 2018 ANSYS, Inc. April 25, 2018 ANSYS 新品发布会和技术巡展2018
叶片颤振模拟：改善模态形状的映射
• 当结构和CFD网格之间的网格密度存在差异时，将模态映射到
更密的CFD网格时会产生斑点，并影响到计算精度和鲁棒性
• R19, 新的” Edit Profile Data”工具可极大改善映射的质量，保
留原始模态形状
◦ 用户输入原始的模态形状（从MAPDL）
◦ 用户输入映射文件名
◦ 选择“map to mesh region”选项
◦ 选择要将模态形状插值的网格区域
◦ 新的” Edit Profile Data”工具会自动初始化模态形状文件
◦ 将新的模态形状文件映射到叶片壁面
New Mapping
Current Mapping
Structural Mesh CFD Mesh
Raw Data –
mode-shape
From MAPDL
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叶片颤振模拟：改善数据交换 Mechanical → CFX
一个workbench的ACT插件可简化将模态形状从mechanical到CFX的步骤
o ANSYS app store获取
o 实模或复模态均适用
1
2
3
4
(Real mode-shape)
选择模态
变形数据
模态形态
导出按钮
在弹出菜
单设置
导出
1 2 3 4
36 © 2018 ANSYS, Inc. April 25, 2018 ANSYS 新品发布会和技术巡展2018
谐波分析仿真能力的拓展
• 谐波分析方法概述
◦ 使用混合的时间-频率方法更快的计算瞬态周期流动
◦ 与变节距方法（ FT或者PT）一起使用时，可在缩减几
何模型基础上进行流动求解（一个或几个通道）
◦ 将仿真从分析工具推到设计工具
◦ R18 在HA方法下引入了叶片颤振计算
◦ R19, 在HA下多了两个可用的案例
✓ 使用FT变节距方法的进口畸变
✓ 轮廓转换方法（PT-TRS）
ss transient
ss HA
Convergence of Pressure @ Blade LE monitor
Time-marching solution convergence
Harmonic Balance solution convergence
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谐波分析仿真能力的拓展
• FT 变节距模型的进口畸变仿真
◦ 任一特定频率的进口畸变可用HA方法模拟
✓ 进口畸变
✓ 对于对称周期扇段也可不用FT变节距模型
◦ 步骤：
✓ 在TBR下设置FT-ID
✓ 将Time-Integration切换到谐波平衡
✓ 输入指定的谐波数“M”
✓ 输入每个振动/畸变的伪时间步长
✓ 输入总的伪时间步以达到收敛
✓ 后处理
每转4次的进口畸变
从上游得到的进口流场
进口畸变
瞬态方法 HA方法
38 © 2018 ANSYS, Inc. April 25, 2018 ANSYS 新品发布会和技术巡展2018
谐波分析仿真能力的拓展
• PT变节距模型的瞬态转/静子计算
◦ PT-TRS叶片相互作用可以用HA方法进行模拟
✓ 单级（转/静叶）或者（扩压/叶轮）
✓ 也可用于级（静叶/动叶/静叶）
◦ 使用步骤：
✓ 在TBR下设置PT_TRS
✓ 将Time-Integration切换到谐波平衡
✓ 输入指定的谐波数“M”
✓ 通常M要大于等于3
✓ 输入每个振动/畸变的伪时间步长
✓ 输入总的伪时间步以达到收敛
✓ 后处理
Example: Hot Streak Migration
• HA PT-TRS (IGV/R/S)
• Single passage per row
• m=3 required to resolve strong flow
Features and variations
Note! Discontinuity across the TRS is part of
the PT modeling approximation
39 © 2018 ANSYS, Inc. April 25, 2018 ANSYS 新品发布会和技术巡展2018
CFX beta功能：叶片气膜冷却BFC 模型
• 为燃气轮机冷却系统提供一个快速实用的ROM
方法
• 将冷却源按源项建模
• 冷气入射点：
◦ 可包含多个孔
◦ 属性数据可从文件中读取（.csv)
◦ 孔径，流量，温度，湍流度，喷射方向
使用BFC模型
无BFC模型
单孔喷射的流动特性
与实际建模效果相同
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ANSYS Polyflow
41 © 2018 ANSYS, Inc. April 25, 2018 ANSYS 新品发布会和技术巡展2018
ANSYS Polyflow 新功能
• 共挤成型更加容易
• 收敛策略
• 新的Workbench 模板
◦ 单/双螺杆挤出机
◦ 挤出吹塑
◦ 插件辅助热成型
◦ 汽水瓶吹塑的虚拟样机
• 并行求解技术改进
ANSYS Polyflow
ANSYS AIM
• 聚合物挤出成型
• 共挤成型
• 限流器
• AIM 聚合物吹塑成型
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共挤成型更加容易
• 多种材料的定义和求解更加容易
✓ 定义/选择所需的多种材料
✓ 对不同材料设定进口流量
✓ Polyflow 会选择合适的求解策略
ANSYS Polyflow
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收敛策略
预定义的收敛策略能根据问题类型自行选择，以获得收敛解。尤
其是当包含多种非线性问题时这种自动选择的策略更加有用。
自由表面
复杂流变材料
多种材料
非等温流动
粘弹性材料
Convergences strategies
Current strategies for Task 1
- Evolutions on moving boundaries
- Convergence stategy for rheology/slip
- Convergence strategy for multiple-material flows
- Convergence strategy for thermal flows
Adding relevant strategies helps
making your calculations more robust
Accept current setup
Disable evolutions on moving boundaries
Disable convergence strategy for rheology/slip
Disable convergence strategy for multiple-material flows
Disable convergence strategy for thermal flows
Enable convergence strategy for viscoelasticity
ANSYS Polyflow
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新的Workbench 模板
• Workbench 模板使得典型的Polyflow仿真非常容易ation very simple
• 加载模板后，读入几何、改变操作条件后就可以容易地求解了。
目前模板包括：
• 容器的吹塑The blow molding of a container
• 汽水瓶吹塑的虚拟样机: 顶部加载之后的吹塑
• 一系列型面的挤出
• 聚酯瓶的注拉吹成型
• 一些插件辅助的热成型
• 单/双螺杆挤出机
• in screw extruders
ANSYS Polyflow
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综合考虑了方程和单元技术的并行技术
并行求解技术改进
ANSYS Polyflow
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AIM –聚合物挤出成型
• 来自不同入口的不同材料共同挤
出
− 可以包括9种广义牛顿流体
• 每个入口一种
− 后处理可以查看流体分数
− 可以模拟多种材料的聚合物挤出过程
橡胶密封件的共挤
三种不同流体的共挤
ANSYS Polyflow
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ANSYS FENSAP-ICE
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积冰增长自动化功能改进
• 网格自动重构改善
− 网格质量更高，更光顺
− 并行处理时速度提升
• 支持旋转机械叶片
− 非结构网格的转子和静子
用户益处:
− 增加了结冰自动化时多步结冰的步数
− 扩展了网格自动重构的应用范围
相比旧版，使用网格自动重构后可得到更接
近准稳态的积冰增长
积冰表面网格更加光顺，尤其是上冰角的位置，如上图所示
ANSYS FENSAP-ICE
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蒸汽建模
• 增加蒸汽输运模型
− 确定当地表面蒸汽压和相对湿度
− 考虑蒸汽压分布
− 模拟壁面上的凝结和蒸发
• 蒸汽和颗粒双向耦合
− 传热和传质
用户益处:
− 扩展了积冰物理学建模范围
− 对发动机和其它内流尤为重要
正确考虑蒸汽效应对动机积冰分析中预测水膜厚度有明显的作用
不考虑蒸汽
考虑蒸汽
ANSYS FENSAP-ICE
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提升与ANSYS CFX的交互性
• 多项改进可确保在CFX流场基础上得到精确的冰形结果
− CFX中增加选项“高粗糙度”
− CFX中选择SST模型，使用Blended Near Wall Treatment (Beta)可达
到理想的精度”
− 在多次准稳态积冰分析中考虑水珠粗糙度分布
用户益处:
− 给予偏好ANSYS CFD流场解的用户更多的灵活性，可直接用于
FENSAP-ICE的积冰模拟
Glaze Ice Shape
Beak Ice Shape
在CFX流场结果基础上得到的FENSAP-ICE积冰冰形结果，与
FENSAP流场得到的积冰冰形高度匹配
ANSYS FENSAP-ICE
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其它改进
• DROP3D（水滴撞击）
− 过冷大水滴(SLD): 飞溅和反弹模型的改进
− 求解器针对旋转机械在鲁棒性和收敛性方面的提升
• FENSAP (外流场)
− 针对多计算域的径向平衡出口边界
− 求解过程中积分量（如升力）可持续更新显示
• CHT3D (耦合换热)
− 监控点的温度显示
• CFD-Post (后处理)
− 支持多步积冰分析
ANSYS FENSAP-ICE
See ANSYS Documentation Release Notes for more
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ANSYS 燃烧工具
Chemkin系列
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ANSYS 新功能
ANSYS Chemkin-Pro /Energico / Reaction Workbench
• 真实气体热力学效应
◦ 热力学性质: fn (T, P)
• Chemkin-Pro中新的小火焰生成选项（用于FLUENT软件）
◦ 混合分数空间的扩散小火焰
◦ 物理空间的预混小火焰
• Reaction Workbench增强功能
◦ 基于MFL库，增加组分的物性估算的搜索选项
• Energico增强功能
◦ 允许定义不连续进口边界
• 小规模机理的性能改进 (5-10%)
• ANSYS Chemkin Enterprise介绍
◦ 单一许可证下的快速，精确燃烧&反应流模拟
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Chemkin-Pro中真实气体选项
• 新版本中增加了热力学物性的影响
• 可用于所有非等离子反应器
◦ 包括 LPCVD 反应器模型
• 包含如下立方型状态方程:
◦ Van der Waals or VDW
◦ Redlich-Kwong (RK)
◦ Soave-Redlich-Kwong (SRK)
◦ Aungier-Redlich-Kwong (ARK)
◦ Peng-Robinson (PR)
• 包含两个非线性混合规则选项
◦ Van der Waals (允许使用部分数据)
◦ Pseudocritical Mixing Rule (需要所有气相组分数据)
ANSYS Chemkin-Pro
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案例：Chemkin-Pro 真实气体模拟
• 真实混合气体的爆轰波传播速度
− （化学计量）80%甲烷+20%乙烷和空气混合，初始温度290K
− SRK状态方程 + Van der Waals mixing rule
Data: Bauer, ., Vidal, P., Manson, N., and Heuze, O., in
Dynamics of Explosions, Progress in Astronautics and
Aeronautics vol. 114, pp. 64-76, 1988
Real-gas
thermodynamics
capture pressure
effects well
ANSYS Chemkin-Pro
56 © 2018 ANSYS, Inc. April 25, 2018 ANSYS 新品发布会和技术巡展2018
新的可用于Fluent的小火焰生产选项
• Chemkin的火焰计算器可
以生成Fluent PDF燃烧模
拟所需的预混小火焰数据
− Flame Speed Calculator 或
Premixed Burner Stabilized
flame
• 在物理空间求解Flamelet
• 标量耗散率无需模拟
− 生成符合Fluent格式的小火
焰文件
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物理空间中的小火焰提供标量耗散率
• 在Fluent中，生成预混flamelet假定了标量耗散率（SDR profile）
− 物理空间法避免了这个假定
• 对温度和火焰性能的影响取决于燃烧条件
Example: premixed flamelets for 1 atm methane/air, using GRI mech
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对比 Fluent premixed flamelet vs. Chemkin flamelet
• 层流火焰（排除湍流影响）
• 在此条件下， Chemkin flamelet与有限速率法（FRC）比较为“正确”
Chemkin
Flamelet
FRCFRC Fluent
Flamelet
OH mass fraction in
a premixed laminar
methane flame
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新的可用于Fluent的小火焰生产选项(2)
•生成混合分数空间的扩散小火焰:
◦ 与Fluent内置小火焰生成的比较显示出良好的一致性
◦ 允许使用Chemkin求解器进行快速生成，特别适用于大型和/
或加密反应机理的稳态扩散Flamelet模型
✓ 34 flamelets with ~475 species with 44 grid pts, generated in 15 minutes
Mechanism: 2016 JetA detailed soot MFL (474 species); 4-component fuel surrogate
Pressure= 1 atm
Toxidizer = 288K, Tfuel= 598K
Temperature Soot precursor
(mixture fraction) (mixture fraction)
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更友好的属性评估
• 用户输入原子组成
• Reaction Workbench
自动显示匹配的组分
◦ 绘制选定组分的结构
◦ 报告估计的属性值
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提高Energico 反应器网络生成
•允许处理Fluent中具有非连续区域的入口边界条件
•允许Energico等效反应堆网络（ERN）充分使用粒径
跟踪
◦ 获取有关在Fluent模拟中通过入口流入的粒子的信
息
◦ 新的煤气化教程展示了这种能力
ANSYS Energico
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ANSYS Chemkin Enterprise打包方式介绍
• 单一许可证下的快速，精确燃烧&反应流模拟
◦ 负担得起和完整
◦ 包括:
✓ Chemkin-Pro
✓ Energico
✓ Reaction Workbench
✓ Model Fuel Library
✓ Forte CFD
✓ CFD PrepPost
✓ 4 Built-in HPC
ANSYS Chemkin-Pro
Chemkin-Pro can now use
ANSYS HPC
• 对于 parameter studies: 可
以使用ANSYS HPC并行计算
• 除了: HPC Packs 不适用
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ANSYS 新功能
Forte
• 连接GT-Power®进行流动模拟
• 新的缝隙式喷嘴(slit injector)选项
• 更快，更准确的喷雾碰撞模型
• 与运动边界相交的周期/对称边界的网格鲁棒性
• 性能改进
◦ 并行I / O
◦ 并行G方程实现
• MPI模拟的作业提交改进
ANSYS Forte
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GT Power 耦合模拟
• 部件流动边界处的双向耦合
◦ . 进气歧管
Forte
GT Power
• 用GTLINK libraries耦合; Forte 驱动
ANSYS Forte
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GT-Power/Forte 耦合功能
•支持边界类型
◦ Inlets: pressure or velocity
◦ Outlet: pressure
•支持重启
•允许在Forte中使用多组分燃料模型
Example of simulated
velocity contour in Forte
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新的缝隙式喷嘴(slit injector)
•用于一些直喷火花点火（SI）发动机以产生扇形喷雾
◦ 添加到现有的空心锥体和实心锥体喷嘴的选项中
•以狭缝尺寸和液体破碎长度为特征
Front view Side view
ANSYS Forte
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初始液滴大小分布选项
用于设置水滴大小初始化的选项:
Option Outcome
Uniform Size 初始液滴尺寸由LISA破碎模型预测，没有统计变化
Rosin-Rammler Distribution
(default)
初始平均液滴尺寸由LISA破碎模型预测, 符合 Rosin-Rammler分布规律
Rosin-Rammler Distribution with
initial SMD
初始平均液滴尺寸由用户输入, 符合 Rosin-Rammler分布规律
Log-Normal Distribution 初始平均液滴尺寸由LISA破碎模型预测, 符合 Log-normal分布规律
Log-Normal Distribution with initial
mean diameter
初始平均液滴尺寸由用户输入, 符合 Log-normal分布规律
ANSYS Forte
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两个初始方法对比
• Case 1 (default): Rosin-Rammler distribution w/ LISA breakup
• Case 2: Rosin-Rammler distribution with initial SMD as 60 μm
Front
View
ANSYS Forte
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更快的喷雾液滴-碰撞模型
•自适应碰撞网格（CM）代替影响半径（ROI）模型
◦ 雾化参数和雾化形状非常相似
◦ Collision-mesh model 更有效，特别是大量的油束情况
Droplet
Velocity
Vapor
Mass
Sauter Mean
Diameter
Side
View
Top
View
CM ROICM vs. ROI
Simulation
Time
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改进了与移动边界相交的周期或对称边界的鲁棒性
Example: 具有凹坑燃烧室形状的扇段网格
活塞上下运动时，
面网格的拓扑结构
对鲁棒性是非常重
要的
ANSYS Forte
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自动生成周期性面网格
• 删除周期性或对称边界上任何导入的面网格的拓扑约束
◦ 更快的几何处理，不需要反复试验
• Forte 自动生成计算的面网格
◦ 随着体网格一块更新
• 仅用于如下边界面:
1. 平面，
2. 指定为周期性或对称边界条件, 和
3. 不与壁面采样点相关联
ANSYS Forte
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进一步提高性能
•自动网格划分和流动求解的区
域分解扩展到：
◦ Parallel I/O
◦ 并行火焰传播和相关物理现象
Full Cycle PFI SI Engine Simulation
• 降低最高30%的计算时间
• Much better parallel scaling
with combustion and I/O
Motored Engine with frequent I/O
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改进MPI运行的提交作业
• 对于使用英特尔MPI，Forte会自动生成MPI环境的脚本文件
◦ 包含在Forte的安装目录“bin”中
◦ 当从UI或命令行用“prepare”选项时提交Forte的作业后，
自动生成的“”，包括脚本
◦ 指向由ANSYS统一安装程序目录“commonfiles”下的Intel
MPI版本
ANSYS Forte
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感谢聆听！
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