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ANSYS Multiphysics多物理场仿真

概述

在不断拓展的仿真应用中,工程师和设计者必须精确预测复杂产品在多种物理场相互作用的自然界中的真实行为。ANSYS多物理场解决方案使得用户能够评估他们的设计在真实世界多物理场条件下的运作状况。ANSYS提供的软件使得工程师、科学家们能够在简单统一的工程仿真环境中模拟结构力学、热传递、流体流动和电磁学相关问题及其多物理场相互作用的问题。

ANSYS Mulitiphysics为多物理场和单一物理场分析都提供了全面的解决方案。该产品包含结构、热、流体和高-低频电磁场分析功能,包含多物理场直接耦合场单元和ANSYS多场求解器,从而同时提供直接耦合和顺序耦合求解多物理场问题的解决方案。将工业界领先的结构、热、流体和电磁各学科求解器技术与开放的ANSYS Workbench环境、灵活的仿真方法和并行产品组合包结合起来,ANSYS Mulitiphysics为用户提供足够的手段解决真实世界的、具有挑战性的多物理场问题。

多物理场带来的更多好处:

  • 针对所有物理场的高品质求解器:结构力学、热传递、流体流动和电磁场
  • 统一的多物理场仿真环境
  • 全参数化多物理场分析
  • 多物理场仿真的并行求解

功能特色

可靠的求解器技术

ANSYS多物理场解决方案建立在可靠的求解器技术之上,已被世界顶尖大学和公司的几十年应用所证实。在所有物理学科中的技术深度和宽度是理解不同物理学科之间相互作用所必须的。ANSYS将工业领先的结构、热、流体和电磁各学科求解器技术与开放的ANSYS Workbench环境、灵活的仿真方法和并行的产品组合包结合起来,为用户提供足够的手段解决真实世界的、具有挑战性的多物理场问题。

汽车刀片保险丝耦合电传导、热传递和热应力分析的多物理场分析

统一仿真环境

ANSYS Workbench平台是一个强大的多物理场仿真环境,为ANSYS核心功能的应用增添了利器,为CAD接口、几何修复、网格划分、结果后处理提供通用工具,并赋予协同工作能力。ANSYS Workbench环境使得多物理场仿真能够在这样一个开放、适应的软件架构中完成。

感应加热炉电磁-流体耦合

灵活的仿真方法


ANSYS多物理场解决方案提供了两个被公认的求解技术来求解多物理场问题,包括直接耦合求解与顺序耦合求解。这两种途径提供了灵活的仿真方法来求解广泛的直接耦合和顺序耦合的多物理场问题,如:感应加热、静电激励、焦耳热生成和流固耦合作用(FSI)。

直接耦合场单元

直接耦合场单元允许用户仅使用一个有限单元模型,选择合适的耦合物理场选项,就能求解耦合场问题。直接耦合场求解技术通过允许用户创建、求解和后处理一个简单的分析模型,极大地简化了各种各样多物理场问题的模拟。

直接耦合场单元的特点:

  • 单一模型简化多物理场仿真
  • 支持主要的耦合物理场
  • 高度非线性多物理场求解的鲁棒性
  • 支持并行处理
  • 包含几何非线性

顺序耦合求解

顺序耦合技术允许工程师们通过将多个单一物理场的模型耦合到统一的仿真环境中,用ANSYS Workbench中的自动多物理场耦合技术求解多物理场问题。该平台对于诸如热-应力分析、微波加热和流固耦合等多物理场问题,支持单向和双向顺序求解。

顺序耦合求解特点:

  • 不同分析系统之间自动载荷映射
  • 单向和双向耦合
  • 支持不同物理模型之间的异构网格
  • 物理专家之间的协作
  • 高级流固耦合
多物理场耦合的关键在于各场分析数据的无缝传递,如果没有协同统一的数据库,或者不是同一家公司产品,分析数据的传递通常是无法达到无缝的要求的。ANSYS不仅提供结构、流体、热、电磁单场分析功能,而且这些分析在统一模拟环境、数据库中进行。经过多年的不断发展和完善,以先进的分析技术和理念引领着多物理场仿真的发展方向。

相关模块

ANSYS Mechanical/Emag为结构、热和低频电磁场分析提供了全面的解决方案。该产品包含了所支持物理场对应的直接耦合场单元和ANSYS多场求解器,提供直接耦合和顺序耦合求解多物理场问题的解决方案。

ANSYS Mechanical/CFD-Flo为结构、热和流体分析提供了全面的解决方案。该产品包含了所支持物理场对应的直接耦合场单元和ANSYS多场求解器,提供直接耦合和顺序耦合求解多物理场问题的解决方案。

ANSYS Mechanical为结构和热分析提供了全面的解决方案。该产品包含了所支持物理场对应的直接耦合场单元和ANSYS多场求解器,提供直接耦合和顺序耦合求解多物理场问题的解决方案。

ANSYS CFD为计算流体动力学提供了全面的解决方案,同时包含有CFX和Fluent求解器。该产品与ANSYS Mechanical的授权相结合,就拥有单向和双向流固耦合功能。

ANSYS HFSS是三维全波电磁场仿真的全面解决方案,表面和体积损失导入到ANSYS Mechanical中进行热仿真。

ANSYS Maxwell是低频电磁场仿真的全面解决方案,它包含了与ANSYS Mechanical和ANSYS Fluent的链接,以便对于机电设计进行流体、热和应力分析。

在ANSYS Workbench环境完成的汽车排气歧管分析。ANSYS Fluent求解的共轭传热模型的温度映射到ANSYS Mechanical热-应力求解


用ANSYS CFX和ANSYS Mechanical完成的三叶阀的双向流固耦合分

典型应用

流固耦合

• 汽车燃料喷射器,控制阀,风扇,水泵

• 航天飞机机身及推进系统及其部件

• 可变形流动控制设备,生物医学上血流的导管及阀门,人造心脏瓣膜

• 纸处理应用,一次性尿布制造过程

• 喷墨打印机系统

压电应用

• 换能器,应变计,传感器

• 麦克风系统

• 喷墨打印机驱动系统

热-电耦合

• 载流导体, 汇流条

• 电动机,发电机,变压器

• 断路器,电容器,电感

• 电子元件和电子系统

• 热-电冷却器

MEMS应用

MEMS是最需要多场耦合分析的领域之一,ANSYS是可以真正模拟MEMS产品的软件

• MEMS梳状驱动器(电-结构耦合)

• MEMS扭转谐振器(电-结构耦合)

• MEMS加速计(电-结构耦合)

• MEMS微泵(压电-流体耦合

• MEMS热-机械执行器 (热-电-结构耦合)

• 其它大量的MEMS装置


心脏瓣膜的流固耦合

流动控制装置的流固    
 
压电微泵的流固耦合
 
混合动力汽车发动机定子电磁-结构分析