ESI 計算流體動力學和多物理場解決方案

時間:2011-02-26 10:04:20 來源:

　　一、概述

　　1.寬廣的應用領域

　　如何在提供高質量產品的同時縮減研發(fā)和上市時間，是目前生產商所面臨的普遍問題。通過在設計過程中使用ESI集團提供的CFD-ACE+產品包，用戶可以準確地預測和優(yōu)化CFD仿真，從而取得競爭優(yōu)勢。CFD-ACE+的解決方案覆蓋了幾乎所有的工業(yè)應用范圍，在全世界擁有超過400家機構和600所大學用戶。特有的高級耦合求解功能使得CFD-ACE+成為理想的CFD相關問題解決方案，輕松解決從最簡單的熱傳導問題到最繁雜的多物理場耦合問題。

　　2.真實世界的仿真解決方案

　　CFD-ACE+是一款通用的CFD(計算流體力學)及多物理場求解器，被廣泛地應用在多學科計算領域內。問題中涉及到的0維~3維、穩(wěn)態(tài)或者瞬態(tài)偏微分方程都可以得到求解。對于復雜的多物理場、多學科耦合問題，CFD-ACE+是市場上最適合的解決方案，再加上并行求解功能，CFD-ACE+能　　夠更加快捷地解決復雜問題。

　　除此以外，還有節(jié)約成本的集團化解決方案，可以方便地將CFD-ACE+獨有的模塊化設計應用到集團中的不同學科和部門中。

　　3. CFD-ACE+ 的優(yōu)勢

　　◎利用真實的多物理場模型，在產品設計周期的早期階段做出關鍵的設計決策;

　　◎快速而一致地使用所含仿真管理工具將流程自動化;

　　◎工業(yè)尺度多物理場功能能夠表現全部產品的復雜性，從而細化和優(yōu)化設計;

　　◎VisCART網格劃分解決方案，可以將復雜幾何網格的劃分時間從幾周縮減為幾小時，而且?guī)缀鯚o需經驗;

　　◎以更少的時間專業(yè)化地顯式最終結果并進行演示，能夠使設計師與上下游用戶進行更有效的溝通;

　　◎通過iPhone 或iPod Touch，可以在任何時間和地點進行仿真交互。

　　二、最全面的多物理場求解器

　　ACE+產品包是世界眾多企業(yè)和機構所采用的工程設計和分析工具，用來滿足日益增長的復雜CFD和多物理場仿真挑戰(zhàn)。它覆蓋了廣泛的行業(yè)領域，如交通運輸和能源(燃料電池和普通電池)，而且還有一些專門應用，包括車輛空氣動力學、空調(氣候控制)、熱管理以及發(fā)動機仿真等。而且，ACE+產品包可以在所有計算機硬件/軟件系統(tǒng)上使用，它也被用于在高性能工作站和PC集群上進行并行計算，如圖1所示。

　　CFD-ACE+，是ACE+包的基礎，模塊化和可擴展的結構提供給客戶一個高度靈活的功能和成本選擇。CFD-ACE+包括最先進的樹脂和物理模型以及高級的前后處理模塊，支持所有的網格技術，包括多塊結構化網格、一般多面體非結構化、任意界面、移動和變形網格。CFD-ACE+支持大多數常用計算機輔助設計(CAD)、計算機輔助工程(CAE)和電子設計自動化(EDA)數據格式。此外，CFD-ACE+提供了包括流動、傳熱和湍流的基本包，其他優(yōu)化的行業(yè)包還包括生物技術、等離子、半導體、MEMS、航天和燃料電池。

　　CFD-ACE+：完整的多物理場耦合求解工具包，提供從網格劃分到最終求解結果的緊密集成環(huán)境，如圖2所示。

　　1.CFD-GEOM

　　CFD-GEOM是功能全面的建模和網格生成器，如圖3、圖4所示。

　　◎輸入格式：CAD 數據或者第三方網格信息，包括SAT、IGES、NASTRAN、DXF、PLOT3D和STL 等格式;

　　◎輸出格式：全面集成的DTF通用數據文件，包含幾何、網格和邊界條件等信息;

　　◎支持NASTRAN、SAT和STL等兼容幾何文件格式。

　　2.CFD-ACE+ 圖形用戶界面

　　多物理場問題設置的專家系統(tǒng)，包括：

　　◎輸入格式：來自CFD-GEOM 的集成DTF 文件、第三方幾何文件，包括NASTRAN、PATRAN、Plot3D和CGNS 等格式;

　　◎輸出格式：DTF 整合仿真數據格式。

　　3.CFD-ACE+ 求解器

　　◎輸入格式：本地DTF文件輸入、第三方軟件模型;

　　◎輸出格式：DTF通用數據文件，包含計算結果信息;

　　◎多物理場耦合求解能力。

　　4.高度可擴展的模塊化結構

　　CFD-ACE+可以應用在幾乎所有行業(yè)內。軟件高度的模塊化可擴展設計，使CFD-ACE+在功能性和成本上有著極高的靈活性。

　　5.通用偏微分方程求解器

　　CFD-ACE+是一款通用的偏微分方程求解器，應用范圍十分廣泛，包括流體、傳熱、應力/變形、化學動力學、電化學、生物化學、靜電、電磁學、微電子以及生物科技等學科范圍內的問題，都可以單獨或者耦合求解。求解的適用范圍可以從0維到3維，穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)均可。CFD-ACE+還提供了直接蒙特卡羅(DSMC)功能，用于求解于大Knudsen數的特殊流動問題。

　　6.CFD-VIEW

　　先進且易用的可視化后處理工具，如圖5和圖6所示。

　　◎輸入格式：DTF 通用文件;

　　◎彩色等值線圖、云圖和矢量圖;

　　◎動態(tài)演示、動畫制作;

　　◎輸出各種圖片圖像格式;

　　◎輸出各種通用第三方后處理器格式。

　　三、典型應用

　　1.半導體工藝

　　ICP(感應耦合等離子)半導體反應器全局仿真：CFD-ACE+ 獨有的電磁—等離子—電化學反應耦合求解功能，使它能夠對極其復雜的各類CVD、PECVD半導體加工工藝過程和設備進行全面而精確的仿真，如圖7所示。從而能夠幫助設計和加工人員掌握設備內的各種物理參數分布，優(yōu)化設計，改善設備的工作狀態(tài)。