基于ANSYS15.0在结构、流体、电磁仿真技术各方面的详细分析

ANSYS（NASDAQ: ANSS）日前宣布推出其业界领先的工程仿真解决方案-ANSYS® 15.0，其独特的新功能，为指导和优化产品设计带来了最优的方法。ANSYS15.0在结构、流体、电磁仿真技术各方面都有重要的进展。此外，该版本可满足工程多物理场仿真的工作需求。

在结构领域，ANSYS 15.0帮助用户更深入地洞察复合材料仿真。新的流体动力学求解功能使旋转机械的仿真更加精确。在电磁领域，ANSYS 15.0提供了最全面的电机设计过程。

ANSYS15.0继续加强了ANSYS前处理功能在业界的领先地位；无论是何种类型的物理场仿真，新版本都能帮助用户快速准确地为各种尺度的模型和复杂结构生成网格。此外，ANSYS 15.0还进一步巩固了公司在高性能计算（HPC）领域的全球领先地位，将已经是同类最佳性能的求解速度提升5倍。

ANSYS的首席产品官Walid Abu-Hadba指出：“ANSYS 15.0建立在我们长达40年工程仿真软件的领先基础之上。我们通过提高性能、推出新的求解器功能在所有关键物理场领域都实现了巨大改进。我们通过伴随求解器、HPC可扩展性、从微米到全系统的高效仿真建模等创新技术继续扩大我们的仿真领先优势。”

结构分析：高级材料系统设计

复合材料的使用可以减轻结构重量并提高燃料利用率。在ANSYS15.0中，ANSYS对用于复合材料产品性能评估的先进解决方案做了进一步的扩展。准确仿真复合材料需要大规模数学模型求解。为缩短整体计算时间，ANSYS 15.0在前处理中采用了子模型技术，用户只需要使用一个比较粗糙的整体模型就能够得到高精度的局部结果。

此外，ANSYS 15.0还推出了一种新型多物理场复合材料仿真方法，用来优化无线设计和热管理。用户可以在电磁仿真中定义空间相关的材料属性，并将仿真结果耦合到结构分析中。

结构套件的其它新特性还包括：

· 具有创新性的开发了全新的求解器，使计算性能大大提高。 如子空间特征值求解器可以更快的计算结构分析中的特征模态和特征频率。
· 用户只要指定螺纹属性和圆柱面，就能用接触来进行螺纹建模，而不需要复杂的几何模型。
· 可将多个有限元模型装配在一起，同时保留各个模型的设置细节。

流体动力学：旋转机械流体动力学求解方案

旋转机械开发人员面临着提高效率和可靠性的巨大压力。ANSYS 15.0针对流动、传热、应力和动力学等一系列的物理现象提供了理想的高保真解决方案。其中的一些改进包括：

· 强制响应分析，能直接导出瞬态流动仿真计算瞬时压力负载，该负载可直接施加为ANSYS Mechanical™模态分析中的负载。
· 模拟压缩机从喘振到失速的整个性能曲线时，ANSYS CFX® 的修正质量出口边界条件都可以使仿真计算更加快速与稳定。
· 内置气弹阻尼计算和监控。

Voith Hydro的Alexander Jung指出：“利用ANSYS CFX的移动网格功能，我们可以通过网格变形来实现一系列水力旋转机械的特定几何结构变形，这使我们的仿真环节更加轻松、快速。当需要评估不同设计方案时，这就为我们节约了前处理的时间，因为我们无法对每个设计方案全面重新生成网格。”

流体增强功能的更多实例包括：

· 伴随求解器能支持超过3000万个网格规模的问题。基于伴随能量方程的核心功能，监控变量可以被定义为热流和温度等多种积分，包括平均值和方差。
· 多相流VOF模型速度提升高达36%。新的自适应时间步长算法大大提高了多相流瞬态计算速度。
· 新的多层壳导热和各向异性导热模型改进了流体与复合结构材料之间热传递的模拟。

新的电机和驱动系统设计方法

ANSYS 15.0通过与其它物理场扩展集成，在业界领先的ANSYS Maxwell® 和ANSYS Simplorer® 电机和驱动系统协同设计方案的基础上，进行了进一步的改进。ANSYS先进的机电系统设计解决方案能够帮助工程师们快速评价和选择设计方案、检测故障条件、实现电机与电力电子驱动系统的集成并验证控制软件。这种端对端的解决方案能够实现电机和驱动系统的优化设计，确保电源效率和整体性能。新的功能亮点还包括：通过低频电磁场（Maxwell）工具和结构（Mechanical）仿真工具间新的耦合仿真功能，进行声学分析，从而深入了解如何最大限度地降低电动机和其它机械的噪声。