ANSYS Fluent - 汎用熱流体解析ソフトウェア

ANSYS Fluent 概要

ANSYS Fluentは、使用実績世界No.1のCFD(数値流体力学)ソフトウェアです。CFD解析の初心者からエキスパートまで、幅広い要求にお応えする使いやすさと多機能を備えています。有限体積法をベースとした非構造格子に対応するソルバーを搭載しており、並列処理計算も可能です。ANSYS Fluentには豊富な物理モデルが搭載されており、化学反応、燃焼、混相流、相変化などが取扱えます。また、高度なカスタマイズも可能です。
ANSYS Fluent は、単独でも実行できますが、ANSYS Workbench の統合CAE 解析環境からも利用できます。これは、他の当社CAE 製品とのデータ共有、最適化、流体－構造連成解析を容易にします。

ANSYS Fluent テクニカルトピックス

  • ユーザーフレンドリーなGUI へ
    ANSYS Workbench に統合され、より使いやすくなりました。
  • 計算スピードが更にアップ
    ロバスト性、非定常計算の効率、並列処理スピードがアップし、ファイルI/O が強化されました。
  • One-WAY FSI が容易に
    ANSYS Workbench 上で一方向連成解析が可能になりました。（別途ライセンスが必要です。）
    また、FEA データマッピングが自動化されました。
  • 混相流解析の機能が向上
    ２つの異なる速度場と温度場を考慮したVOFモデルが追加されました。また、ポピュレーションバランスモデルが標準機能に追加されました。
  • 乱流モデルをさらに強化
    SST k-ωベースとWalterの遷移モデル導入により、遷移を伴う流れを高精度に解析することが可能になります。
  • In-Cylinder の解析機能が強化
    ICEMCFD にIC3M をPlug-In することで、In-Cylinder のモデル化が容易になります。また、In-Cylinder に適したスプレーの揮発則が追加されます。

ブレーキアセンブリー解析例
ブレーキアセンブリー解析例
（ローター表面の熱伝導率の予測）		 バルブ（２Dメッシュの時間的変化）
バルブ（２Ｄメッシュの時間的変化）
アニメーション（WMV形式、364KB）

適用分野

ANSYS Fluentではさまざまなタイプの流れや熱伝達および物質移動のモデル化が可能で、幅広い分野に適用できます。

自動車

内燃機関エンジン内流れ		 航空宇宙

多面体セルの応用例		 建築・空調

医薬品カプセル充填室
 
鉄鋼

溶融金属（黄色）およびスラグ（赤色）の
自由表面		 バイオメディカル

嚢胞性線維症患者の気道		 半導体

CVD 表面反応解析
 
ターボ機械

ガスタービン吸気冷却噴霧装置内の
水蒸気質量分率		 ポリマー

円筒形マンドレルを使用したダイのモデル		 ガラス

溶解炉内のガラスの流れ
 
石油・ガス

空気 / 油 / 水の3 相自由界面解析
（タンク内スロッシング）		 化学プロセス

シェル＆チューブ型熱交換器内の流線と
温度分布		 発電・環境

ATR-7（自己熱改質装置，タイプ7）の
混合室

機能

ANSYS Fluent では連成解法および分離解法のアルゴリズムを用いて、非構造格子で離散化した質量、運動量、熱、化学種に関する支配方程式を解きます。豊富な物理モデルを搭載しており、高度なカスタマイズも可能です。主な機能は以下のとおりです。

数値解析と周辺機能

  • 2次元平面、2次元軸対称、旋回を伴う2次元軸対称、および3次元の流れ
  • 定常/非定常流
  • メッシュ生成
    一般的な非構造セルに対応しており、３次元ソルバーでは多面体セルも使用できます。
  • ソルバー
    圧力ベース（分離型、連成型）、密度ベース（陰解法、陽解法）の多種類のソルバーを用意することで、広範囲なマッハ数（圧縮性）に対応できます。
  • 差分スキーム
    一次 / 二次風上、三次精度MUSCL、べき乗則、QUICK、中心差分（LES 用）
  • 並列計算
  • メッシュアダプション（解適合格子）
  • 慣性または非慣性座標系
  • 複数基準座標系およびスライディングメッシュ
  • 接続境界面モデル（動静翼相互作用をモデル化）
  • 移動変形メッシュ
    リメッシュ機能など、複数のメッシュ移動変形モードを搭載しており、複雑な形状変化に柔軟に対応できます。また、設定が容易であることも特徴です。
  • 流体－構造連成解析

物理モデルと物性

  • 非粘性流、層流、乱流
    主要な乱流モデルには、一方程式モデル（Spalart-Allmaras）、二方程式モデル（標準/Realizable/RNG k-ε、標準/SST k-ω）、多方程式モデル（V2F、レイノルズ応力輸送）、LES（各種オプションのSGS モデル）、DES があり、壁面処理法も多数搭載しています。
  • ニュートン流体、非ニュートン流体
  • 強制 / 自然対流伝熱、固体 / 流体連成伝熱、輻射伝熱
    輻射伝熱に関しては５種類の輸送解法を搭載しています。特に、汎用性の高いDiscrete Ordinates 法は、光学的な解析（鏡面反射、固体内の透過、界面屈折、非等方散乱）や物性値の波長依存性（非灰色性）に対応できます。大規模解析時の計算負荷低減に有利であり、並列計算にも対応できます。
  • 化学種の混合、燃焼と化学反応
    化学反応（燃焼）用の各種スティフソルバー（表面反応含む）を用意し、化学反応と乱流モデルの併用を可能にするEDC モデルやPDF輸送モデルを搭載しています。また、CHEMKIN 形式の反応・物性データベースのインポートが可能です。
  • 自由表面流 / 混相流モデル、分散相のラグランジュ式追跡計算
    混相流モデルを多数搭載しており、圧縮性や３相以上にも対応しています。また、自由界面用のVolume of Fluid 法では高解像度の界面追跡手法を搭載しています。
  • キャビテーションモデル
  • 融解 / 凝固を対象とした相変化モデル
  • 非等方浸透性、慣性抵抗、固体熱伝導、空隙率を考慮した速度、多孔質面圧力ジャンプ条件を含む多孔質モデル
  • ファン、ラジエータ、熱交換器を対象とした集中定数モデル
  • 回転機械用の各種関連機能
  • 音響モデル
    流動解析が関与するほぼすべての音響解析機能、直接計算法(CAA)、音響アナロジー（FW-H）、広域帯騒音源モデル、音響解析ソフトウェア（SYSNOISE/ACTRAN) との連成機能を搭載しています。
  • 物性値のデータベース

データアクセスとカスタマイズ

  • データインポート
    各種メッシュ生成ソフトウェア、CAE ソフトウェアのメッシュやデータの一部をインポート可能です。
  • データエクポート
    各種可視化ソフトウェア、CAE ソフトウェアへメッシュやデータをエクスポート可能です。
  • ユーザー定義の方程式
  • 質量･運動量･熱･化学種の体積ソース項
  • ユーザー定義関数（UDF）
    C 言語のソースコード記述による柔軟なカスタマイズが可能です。
  • アドオン（カスタマイズ）モジュール
    燃料電池（PEMFC、SOFC）、電磁流体力学（MHD）、ファイバー、ポピュレーションバランス（オイラー混相流モデル用の粒径変化） などの各モジュールを提供しております。

ANSYS Fluent アドオンモジュール

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