アンシス・ジャパン株式会社 - プロダクト

ANSYS CFXリリース11.0技術仕様

ANSYS Workbenchプラットフォーム
 ANSYS CFXのモデル機能
 流体構造連成解析
 数値計算
 ANSYS CFXのポスト処理
 ベータ機能
 動作環境

ANSYS Workbenchプラットフォーム

ANSYS CFX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。一貫性のある設定が解析工程の各ステップを連携させ、設計最適化のための反復的なデザイン作成や比較の作業を迅速化、簡素化します。
ANSYS Workbenchは、ANSYS全製品に共通した、統一的なデータ共有およびプロジェクトファイル管理を提供します。
リリース11.0で新たに装備されたANSYS Workbenchのパラメータマネージャは、一つの製品を様々な作動条件で調べたり、数種類のデザインを比較検討したりする一連のシミュレーションの設定を可能にします。形状や物理条件のパラメータ化と性能基準の自動計算を組み合わせ、製品や工程の運転範囲を速やかに決定できます。
決定論的かつロバスト性の高いデザイン最適化手法である実験計画法をANSYS DesignXplorerを用いてCFDに適用できるようになりました。

ANSYS CFXのモデル機能

四面体、六面体、プリズム、ピラミッドを含むメッシュ要素に対応
圧縮性/非圧縮性 — 亜音速、遷音速、超音速
高速流れに適応した数値処理による衝撃捕捉の改良
定常/非定常状態
層流/乱流

物理条件設定のためのプリプロセッサ

広範なソースおよびフォーマットからのメッシュインポート
物理領域間にインターフェースを自動生成
メッシュフェース領域の手動ラベリング
Generalized Grid Interfaceによる複数メッシュの変形と結合
直感的な問題定義
アプリケーションに特化したウィザード（クイック設定およびTurboPre™）
一般的な流体ライブラリを組み込んだ柔軟性の高い流体物性エディタ
一般ユーザー定義関数のための計算式言語
- 流体の物性
- 方程式のソース
- 境界条件分布
- 初期条件
分布および関数式を用いた境界条件のプリプロセッサ内での可視化
バッチモードでの実行、高度なまたはカスタム化したアプリケーションおよびマクロのためのPower Syntaxを備えたCFXコマンド言語（CCL）へのフルアクセス
コンテキストに即したハイパーリンクによるオンラインユーザードキュメント

境界条件

入口：質量流量と流れ方向、速度、静圧と方向、全圧と方向、全エンタルピ、全温、静温、亜音速、超音速、亜音速/超音速の混合
出口：質量流量（圧力分布または周方向平均圧力分布）、速度、均一圧力（静圧）、平均静圧、周方向平均静圧、亜音速、超音速、脱ガス条件、子午方向圧力分布、ゼロ勾配条件
開放（流入、流出の混在）：速度、静圧（入）/静圧（出）と方向、全圧（入）/静圧（出）と方向、局所的流れ方向（随伴流）
壁：滑り、自由滑り、粗さ、移動、断熱、温度指定、熱流束、熱伝達係数
不透明、黒体、輻射強度条件
対称
薄面
任意の物理量について一次元または二次元分布設定

マルチドメインおよびドメインインターフェースモデル

回転流体ドメイン
多孔質ドメイン
Alternate rotation velocity advection model（ARM）モデル
複数基準座標
Frozen Rotorインターフェースモデル
Stageインターフェースモデル
ピッチ変更モデル
一定静止座標圧力Stageインターフェースモデル
非定常動静翼インターフェースモデル
平行ならびに回転周期結合
平行周期接続での圧力変化と質量流量の指定
保存則が成り立つ流体と多孔質のインターフェース

乱流モデル

代数（ゼロ方程式）モデル
k-epsilon，RNG k-epsilon
せん断応力輸送（shear stress transport (SST) モデル）
k-omega
レイノルズ応力輸送モデル（second moment closure）
k-omegaレイノルズ応力
Detached Eddy Simulation（DES）乱流モデル
SST-SAS（Scale Adaptive Simulation）乱流モデル
Smagorinskyラージエディーシミュレーション（LES）モデル
スケーラブル壁関数
壁への適合を含む自動的な壁近傍処理
ユーザー定義の乱流壁関数および伝熱
予測型Menter-Langtry γ-θ層流－乱流遷移モデル

伝熱

なし、等温、熱エネルギー、全エネルギー
粘性発熱
共役熱伝達
自然対流
輻射
P1（拡散）輻射モデル
Rosseland輻射モデル
輻射性媒体およびsurface-to-surface（表面間）のDistcrete Transfer Radiation Model
輻射性媒体およびsurface-to-surface（表面間）のMonte Carlo輻射モデル

Generalized Grid Interface

異なるメッシュツールで作成した複数メッシュのインポートおよび結合
非オーバーラップ条件の詳細な制御
ラスタライズまたは直接的なメッシュ交差アルゴリズム

燃焼

単一または多段の渦拡散（EDM）反応モデル

化学動力学
EDM最大火炎温度モデル
着火と消火モデル

反応、材料データベース（ユーザーが修正可能）
良好な収束性とロバスト性をもたらす多段反応の連成
詳細な化学反応分析のためのPDFタイプ燃焼モデル
- 拡散火炎のFlameletモデル
- 予混合/部分予混合燃焼のZimontモデル
NOxモデル
Magnussenすす生成モデル
単相または混相流と燃焼との組み合わせ
部分予混合燃焼のためのWeighted Reaction Progress Model
乱流および層流燃焼速度相関
火花点火モデル
化学反応（NOx等）のポスト処理モード

ユーザー定義の方程式と化学種輸送

移流/拡散輸送
拡散輸送
ポアソン方程式
スカラーおよびベクトル型代数追加変数

物性値

理想気体の状態方程式
NASAフォーマットによる温度依存の比熱
四次の多項式による理想気体の温度依存の比熱
気体のRedlich–Kwong状態方程式
水の実用国際状態式（IAPWS IF-97）
純物質の蒸気圧特性を表すAntoine式
Sutherland則、修正Euckenモデル、非干渉球体モデルを含む温度依存の粘性係数と熱伝導率
ニュートン/非ニュートン流体
表データ、CEL式またはユーザーFortranによるユーザー定義の熱力学物性
表データ、CEL式またはユーザーFortranによるユーザー定義の輸送物性
CEL式またはユーザーFortranによるユーザー定義の輻射および電磁物性
組み込みの物性データベース
多成分流体

オイラー混相流モデル

Algebraic slip multiphase（ASM）モデル
質量および運動量に対する均一モデルおよび流体依存モデル
乱流に対する均一モデルおよび流体依存モデル
エネルギーに対する均一モデルおよび流体依存モデル
相の数は無制限
- 抗力モデル
- Grace気泡抗力係数
- 粒子のSchiller–Naumann抗力モデル
- Ishii–Zuberモデル
- Wen Yuモデル
- 一般ユーザー定義抗力係数
抗力以外の力
- 密集粒子効果および固体圧力の影響
- 密集粒子効果の分子運動論
- 乱流分散力
- 揚力
- 圧力勾配力
- 仮想質量力
- 壁面潤滑力
相間の伝熱
- インターフェイス流束、熱伝達係数、ヌッセルト数、Hughmark式またはRanz-Marshallの式
- 相関変数量移動
- インターフェイス流束、移動係数、Sherwood数、Hughmark式またはRanz-Marshallの式
相間物質移動
- 平衡相変化モデル
- 熱的相変化モデル（蒸発、凝縮、バルク沸騰）
- 非平衡液滴核生成および相変化モデル（蒸発、凝縮）
- キャビテーションモデル（Rayleigh–Plesset）
- Multiple Size Group（MUSIG）気泡モデル
- インターフェイス流束、移動係数、Sherwood数、Hughmark式またはRanz-Marshallの式

連成ラグランジュ粒子追跡モデル

無質量、単方向または双方向運動量輸送
定常/非定常状態
移動メッシュをサポート
粒子抗力モデル
注入位置、サイズ分布（6個以上の分布関数）などの詳細な制御
粒子浸食モデル
壁面粒子分裂モデル
一次分裂モデル： BLOB、EBLOB、sheet atomization
噴霧の浸入深さ診断
二次分裂モデル： Reitz and Diwakar、TAB、ETAB、Schmehl、CAB
仮想質量力、圧力勾配力、乱流分散力
液滴の蒸発
オイル燃焼モデル
炭化水素燃料の工業分析、元素分析を伴う石炭燃焼モデル
粒子およびバーテックス平均による結果処理
粒子注入および粒子モデルのユーザーFortranによる設定
完全なパラメータ化

自由表面モデル

圧縮離散化
均質または相間輸送モデル
表面張力

騒音モデル

Lighthill応力テンソル
音響解析ソルバーへの単極、双極および回転双極音源の出力

ソースモデル

線形、二次式抵抗モデル
浸透率および損失係数モデル
質量、運動量、エネルギー、化学種に対するユーザー定義の体積ソース
質量、運動量、エネルギー、化学種に対するユーザー定義の境界ソース

移動変形メッシュ

定常および非定常解析
ロバストなメッシュ剛性の自動計算
定常および非定常解析
指定されたサーフェスやボリュームの移動からメッシュを変形
ユーザーFortranでボリュームメッシュの移動を明示的に指定
General Grid Interfaces（GGI）のサポート
解析ベースのメッシュ適合

流体構造連成解析

定常解析に適したANSYSとCFXの単方向連成
移動変形メッシュを伴う形状の定常/非定常解析には双方向のFSI連成
流体の力や熱の輸送についてプロファイルを保持し保存則が成立する補間法

数値計算

有限要素法にもとづくコントロールボリューム法
あらゆる流速、非圧縮から圧縮まで対応した陰的な圧力ベースのアルゴリズム
移流モデル
風上差分
一次と二次のブレンドファクタ
有界の高解像度（high resolution）差分スキーム
ロバストで高精度な拡散離散化手法
適合時間刻みを用いた保存則が成り立つ一次、二次の非定常時間差分法

線形ソルバー

混相流を含む質量と運動量の連成解析
混相流におけるエネルギーの連成解析
混相流における追加変数の連成解析
代数マルチグリッド
不完全LU分解（ILU）スムーサ
大規模格子に対する線形性能

並列計算

UNIX、Windowsプラットフォームの同種、異種ネットワーク対応
PVMまたはMPI並列通信ライブラリ
ベンダ独自のMPIをサポート
LinuxでMPIによる高速相互接続（Myrinet、Infiniband、Quadrics）をサポート
自動ドメイン分割
大規模並列処理でスケーラブルな実行時間、大規模問題で90%以上の高効率
スケーラブルなメモリの使用

ユーザーモデリングおよび解析プロセスのコントロール

モニタポイントおよび境界での流れに関する値の動的なモニタリング
コマンドファイルの再読み取り
解析途中でのソルバーパラメータおよび境界条件の修正
流体物性、方程式のソース、境界条件分布および初期条件にユーザー定義関数を与えるための計算式言語。広範な組み込み関数の例は以下の通り。
- 境界値および流れの動的評価
- 一次元または三次元の点群データの内挿
- プログラム可能なユーザー関数にリンクするためのユーザーサブルーチンインターフェース

ANSYS CFXのポスト処理

ANSYS CFXポストプロセッサは、ANSYS CFXの結果に対し強力かつ柔軟な解析システムを提供します。機能の概要は次の通りです。

自動レポート生成
- レポート生成（コメント、画像、グラフ、表）
- すべてのグラフ、表、画像を含むレポートテンプレートを作成し各設計に適用することで、可能な設計の比較が容易になります。
- HTMLレポートのエクスポート
一般ポスト処理機能

複数結果の同時読み込み
再読み込み時の自動領域再計算
コンテキストヘルプ
無制限のUndo/Redo
マウスボタン操作の設定が可能
使用単位の設定が可能
ルック・アンド・フィールの設定が可能
オブジェクトのドラッグと動的なハイライト
コンテキストに依存したビューア内での右クリックによるオブジェクトコントロール
操作の記録と再生
表示状態の保存と再生
バッチ操作
ループ、論理、サブルーチンを使ったポスト処理のプログラミング（マクロ）

データのインポートとエクスポート
- ANSYS CFX、CFX-4、CFX-TASCflow、ANSYSのシェル要素および三次元要素、CGNS形式の結果ファイルの読み込み
- 外部データのインポート（サーフェス、ライン、charts）
- Postscript、jpeg、png、bmp、ppm形式の画像出力
- CVF（ANSYS CFX Viewer形式）およびVRML形式の三次元画像出力
- 三次元の対話画面およびビューア画面をHTMLを介しPowerPointに埋め込み可能
グラフィック機能
- マルチビューアウィンドウ
- ビルトインまたはユーザー定義の表示
- 図の切り取り
- 点および点群（オブジェクトのサンプリング）
- スライス面（有界および非有界）
- 円形、長方形のサンプル平面
- 等値面
- 回転面
- 一定値、球、面との交差によるボリューム指定
- ラインおよびポリライン（2点、外部データ、領域とスライス面との交差線）
- サーフェスグループ
- オフセット面
- サーフェス、ライン、ポイントで変数による色づけ
- コンター/フリンジ表示
- 流線/面上流線
- ベクトル
- XYグラフ（線に沿った変化、時間変化、ファイルから）
- フェース/ラインの表示、照明効果、透過度、テクスチャマッピングのコントロール
- 二次元および三次元のテキストラベルおよび注釈
アニメーション
- クイックアニメーション（平面、等値面、メッシュ変位、時間刻み）
- 詳細なキーフレームアニメーション
- 自動MPEG作成
定量計算
- 対話型データプローブ
- ノード数、質量流量、長さ、面積、体積
- 長さ、面積、体積、質量流量により加重した平均および積分
- 力、トルク計算
- 以上の計算を計算式言語でサポート
- ユーザー定義の変数
- メッシュ品質の分析
- 組み込みのスプレッドシートを使用した数値表の作成
回転機械用のポスト処理モード
- ターボスライス（m'、theta、span）
- 三次元またはターボビュー（翼間面、子午面）
- 周方向平均
- 円柱座標ベクトル
- 回転機械専用のプロットおよび性能評価マクロおよびレポート

ベータ機能

ANSYS CFXリリース11.0は、現在開発段階にあり、リリースされた（表示される）あるいは未リリース（非表示）のデモ用のベータ機能を多く含んでいます。これらは、現段階では十分に検証されておらず、サポートもされていません。また、将来のリリースの際に変更される可能性があります。

ベータ機能を有効にする設定を行えば、リリースされたベータ機能はCFX-Preで表示されます。リリースされていないベータ機能は、通常、製品内で表示されず、CFX Command LanguageやユーザーFortranによるカスタマイズ、または、CFXソルバーのエキスパートパラメータの有効化を必要とします。非表示のベータ機能は、これらの機能について十分理解され、必要とされているユーザー様については、利用されることも可能です。

以下にANSYS CFXリリース11.0に含まれるベータ機能の一部を示します。

リリースされた（表示される）ベータ機能

無反射音響境界条件（入口、出口、開放条件をサポート）
不連続ドメイン間での独立した物理モデル設定
Spalart–Allmaras、EARSM（explicit algebraic Reynolds stress model）、dynamic/WALE large eddy simulationなどの乱流モデル
二方程式RANSモデルにおける再付着および旋回流による修正
遷移モデルの粗さ修正
流体と固体の界面におけるピッチと形状の変化
共役追加変数、固体中の追加変数
回転CHT固体ドメイン
回転固体ドメインの回転移流項（エネルギーおよび追加変数式で可能）
体積分率について勾配ゼロの境界条件。これにより、亜臨界自由表面流れにおいて高さを自動計算
MHDのサポート
- 結合された流体、固体領域間の連成による電磁場ポテンシャル解析
- 運動量方程式でのローレンツ力の設定
- エネルギー方程式でのジュール発熱の設定
- 粒子への電磁場からの力の影響

未リリース（非表示）のベータ機能

不均質MUSIGオイラー混相流
ASMのカスタムドリフト質量流量
Stiffな化学反応のためのソルバー
k-omegaベース乱流モデルでの壁面粗さ設定
固体中、流体-固体間の追加変数の輸送
オイラー多相流の非定常スキームの改善
気体およびサブクール液体についてのPeng–Robinson式
飽和クリッピングを伴う実在液体物性のサポート
非ニュートン流体の粘度モデル
非等方性の熱伝導率と追加変数の拡散係数

動作環境

UNIXワークステーション

Hewlett-Packard PA-RISCまたはIA-64 Itanium® + HP-UX 11i
SUN UltraSPARC + Solaris 9または10
SGI + IRIX 6.5.19
IBM Power + AIX 5.3
HP-Compaq + TruUnix 5.1 でバッチソルバーのサポート

32ビット/64ビット版WindowsおよびLinux

32ビット版Windows 2000/XP、Windows XP64
RedHat Enterprise Linux 3または4
SuSE Professional Linux 9または10
SLES 9

すべての動作環境で倍精度64ビットのメモリアドレッシングが利用可能。