常用的CFD商用软件推荐

常用的CFD软件有两类，一类是以有限体积法为核心，如FLUENT、STAR⁃CD，PHOENICS；另一类是以有限元法为核心，如FIDAP。还有的软件是将两类方法结合在一起，如CFX⁃TASCflow采用基于有限元理论的有限体积法。目前在水力机械研究中使用最广泛的CFD软件是FLUENT、CFX⁃TASCflow和STAR⁃CD。随着计算机技术的快速发展，这些商用软件在工程界正发挥着越来越大的作用。

1.FLUENT

是由美国FLUENT公司于1983年推出的CFD软件。它是继PHOENICS软件之后的第二个投放市场的基于有限体积法的软件。FLUENT是目前功能最全面、适用性最广、国内使用最广泛的CFD软件之一。ANSYS公司于2006年收购了FLUENT。FLUENT可以用来模拟从不可压缩到高度可压缩范围内的复杂流动。

由于采用了多种求解方法和多重网格加速收敛技术，因而FLUENT能达到最佳的收敛速度和求解精度。灵活的非结构化网格和基于解的自适应网格技术及成熟的物理模型，使FLUENT在转捩与湍流、传热与相变、化学反应与燃烧、多相流、旋转机械、动/变形网格、噪声、材料加工、燃料电池等方面有广泛应用。

FLUENT软件包含丰富而先进的物理模型，使得用户能够精确地模拟无黏流、层流、湍流。湍流模型包含Spalart⁃Allmaras模型、κ⁃ω模型组、κ⁃ε模型组、雷诺应力模型（RSM）组、大涡模拟模型（LES）组以及最新的分离涡模拟（DES）和V2F模型等。另外用户还可以定制或添加自己的湍流模型。

FLUENT可让用户定义多种边界条件，如流动入口及出口边界条件、壁面边界条件等，可采用多种局部的笛卡儿和圆柱坐标系的分量输入，所有边界条件均可随空间和时间的变化，包括轴对称和周期变化等。提供用户自定义子程序功能（UDF），可让用户自行设定连续方程、动量方程、能量方程或组分输运方程中的体积源项，自定义边界条件、初始条件、流体的物性、添加新的标量方程和多孔介质模型等。

FLUENT是用C/C++语言写的，可实现动态内存分配及高效数据结构，具有很大的灵活性与很强的处理能力。在FLUENT中，解的计算与显示可以通过交互式的用户界面来完成。用户界面是通过Scheme语言写的，高级用户可以通过写菜单宏及菜单函数自定义及优化界面。用户还可使用基于C/C++语言的用户自定义函数功能对FLUENT进行扩展。

2.CFX⁃TASCflow

1995年，CFX收购了旋转机械领域著名的加拿大TASC公司，推出了专业的旋转机械设计与分析模块——CFX⁃TASCflow，CFX⁃TASCflow一直占据着90%以上的旋转机械CFD市场份额。2003年，CFX加入了全球最大的CAE仿真软件ANSYS的大家庭中。

CFX应用已经遍及航空航天、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、环保等领域。CFX采用了先进的全隐式多重网格算法，可计算包括可压与不可压流体、耦合传热、热辐射、多相流、粒子输送过程、化学反应和燃烧等问题，还拥有诸如空化、多孔介质、相间传质、非牛顿流、喷雾干燥、动静干涉、真实气体等大量复杂现象的实用模型。

和大多数CFD软件不同的是，CFX除了可以使用有限体积法之外，还采用了基于有限元的有限体积法，保证了在有限体积法守恒特性的基础上，吸收了有限元的数值精确性。在湍流模型的应用上，除了常用的湍流模型外，CFX最先使用了大涡模拟（LES）和分离涡模拟（DES）等高端湍流模型。(www.xing528.com)

CFX为用户提供了表达式语言（CEL）及用户子程序等不同层次的用户接口程序，允许用户加入自己的特殊物理模型。

CFX的前处理模块是ICEMCFD，所提供的网格生成工具包括表面网格、六面体网格、四面体网格、棱柱体网格（边界层网格）、四面体与六面体混合网格、自动六面体网格、全局自动笛卡儿网格生成器等。它在生成网格时，可实现边界层网格自动加密、流场变化剧烈区域网格局部加密、分离流模拟等。

ICEMCFD除了提供自己的实体建模工具之外，它的网格生成工具也可集成在CAD环境中。用户可在自己的CAD系统中进行ICEMCFD的网格划分设置，如在CAD中选择面、线并分配网格大小属性等。其接口适用于Solidworks、CAT⁃IA、Pro/E、Ideas、Unigraphics等CAD系统。

此外，CFX还有两个辅助分析工具：BladeGen和TurboGrid。BladeGen是交互式涡轮机械叶片设计工具，用户通过修改元件库参数或完全依靠BladeGen中的工具，设计各种旋转和静止叶片元件及新型叶片，对于各种轴向流和径向流叶型，使CAD设计在数分钟内即可完成。TurboGrid是叶栅通道网格生成工具。它采用了创新性的网格模板技术，结合参数化能力，工程师可以快捷地为绝大多数叶片类型生成高质量叶栅通道网格，用户所需提供的只是叶片数目、叶片及轮毂和外罩的外形数据文件。

3.STAR⁃CD

STAR⁃CD是由英国帝国理工学院提出，1987年由英国CD⁃adapco集团公司开发的通用流体分析软件。该软件基于有限体积法，适用于不可压流和可压流（包括跨音速流和超音速流）、热力学及非牛顿流的计算。它具有前处理器、求解器、后处理器三大模块，以良好的可视化用户界面把建模、求解及后处理与全部的物理模型和算法结合在一个软件包中。

STAR⁃CD的前处理器（Prostar）具有较强的CAD建模功能，而且它与当前流行的CAD/CAE软件（ICEM、PATRAN、IDEAS、ANSYS、GAMBIT等）有良好的接口，可有效地进行数据交换。

STAR⁃CD具有多种网格划分技术（Extrusion方法、Multi⁃block方法、Data import方法等）和网格局部加密技术，具有对网格质量优劣的自我判断功能。

STAR⁃CD提供了多种高级湍流模型，如各类κ⁃ε模型。STAR⁃CD具有SIM⁃PLE、SIMPISO和PISO等求解器，可根据网格质量的优劣和流动物理特性来选择。在差分格式方面，具有低阶和高阶的差分格式，如一阶迎风、二阶迎风、中心差分、QUICK格式和混合格式等。

STAR⁃CD在三大模块中提供了与用户的接口，用户可根据需要编制Fortran子程序并通过STAR⁃CD提供的接口函数来达到预期的目的。