流体分析软件的分类及代表性产品

2025-8-3 17:43:08      点击:

一、通用CFD软件

  1. ANSYS Fluent

    • 特点:工业级主流工具,物理模型丰富(湍流、多相流、化学反应),支持UDF自定义

    • 适用场景:航空航天气动优化、汽车风阻分析、燃烧仿真

    • 优势:网格适应性强,后处理功能强大;局限:高精度计算资源消耗大

  2. Siemens STAR-CCM+

    • 特点:集成化工作流(几何→网格→求解→后处理),自动化六面体网格生成,支持多物理场耦合

    • 适用场景:船舶流体力学、旋转机械(泵/涡轮)、电子散热

  3. ANSYS CFX

    • 特点:全隐式耦合算法,ISO 9001认证,擅长旋转机械仿真

    • 适用场景:压缩机、内燃机、水力涡轮设计

  4. OpenFOAM

    • 特点开源可定制,支持大规模并行计算,社区资源丰富

    • 适用场景:科研定制化开发、高复杂度流动问题(如多相流)

    • 局限:学习曲线陡峭,依赖编程能力

 二、多物理场耦合软件

  1. COMSOL Multiphysics

    • 特点多场协同仿真标杆(流体+热+结构+电磁),支持PDE自定义

    • 适用场景:微流控芯片、化学反应器、生物医学流体

  2. ADINA

    • 特点:统一求解器支持流固耦合(FSI),擅长非线性问题

    • 适用场景:心脏血流模拟、飞机油箱晃动分析

三、专业领域流体软件

  1. 电子散热

    • ANSYS Icepak:专攻电子设备热管理(PCB级至系统级),集成ECAD接口

    • FloTHERM:快速优化散热方案,支持紧凑模型简化

  2. 运动机械

    • PumpLinx:空化/汽蚀分析专家,擅长齿轮泵、柱塞泵微间隙流动

    • NUMECA:旋转机械专用(叶轮、涡轮),高精度气动性能预测

  3. 复杂流动

    • XFlow:基于LBM方法,免网格技术处理自由表面流动(如海浪、油箱晃动)

    • Flow-3D:自由液面模拟王者,铸造充型过程仿真标杆

  4. 可压缩流体

    • AFT Arrow:气体管道传输分析,真实气体模型适配能源管网

 四、开源CFD软件

  1. OpenFOAM:社区生态最成熟,覆盖工业与学术场景

  2. SU2:空气动力学优化专用(翼型/整机设计)

  3. Code_Saturne:法国电力(EDF)开发,核反应堆冷却系统验证

 五、国产流体仿真软件

  1. 天洑AICFD:AI加速流场预测,集成智能优化算法

  2. 十沣QFLUX:国产高端通用CFD,对标Fluent

  3. CIMPro水体仿真:实时渲染洪涝场景,支持城市防洪决策

选型建议参考表

需求场景 推荐软件 关键优势
工业级高精度CFD ANSYS Fluent / STAR-CCM+ 物理模型全面,工业验证成熟
多物理场耦合(如流固热) COMSOL Multiphysics 统一平台多场协同
电子散热优化 Icepak / FloTHERM 行业专用模板,快速迭代设计
旋转机械(泵/涡轮) NUMECA / PumpLinx 空化与动网格处理能力突出
开源定制开发 OpenFOAM 代码可修改,成本为零
国产替代需求 十沣QFLUX / 天洑AICFD 本土化支持,AI集成

总结

  • 通用仿真:优先ANSYS Fluent(工业级)或OpenFOAM(开源定制);
  • 多场耦合COMSOL解决跨学科问题;
  • 细分领域:按场景选择专业工具(如Icepak散热、XFlow自由表面);
  • 成本敏感:开源方案(SU2/Code_Saturne)或国产软件(QFLUX)。

趋势:AI加速(如AICFD)、云化(SimScale)与实时渲染(CIMPro)正重塑流体仿真效率边界