ANSYS 140 新版本亮点.docx
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ANSYS140新版本亮点
ANSYS14.0新版本亮点
ANSYS14.0提供了大量新的和先进的功能，为客户提供的解决方案，以放大工程，模拟最复杂的工程产品，并利用高性能计算（HPC）推动创新。
在ANSYS14.0的新的功能中，许多功能还可以对物理深度及广度进行扩展，以满足客户不断变化的需求。
在最具创新能力的客户的指导下，我们在不断地进步，为仿真驱动的产品开发™提供一个全面的解决方案。
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工程放大
CAD网格自动化
CAD模型常常包括多个部件、间隙或部件接触。
部件、接触和间隙数量越大，几何越乱。
CFD工程师需要把CAD文件处理成干净的几何，才能从中抽取流体域并划分网格。
这是一个繁琐的过程并且费时。
在ANSYS14.O中，装配体网格工具能自动从CAD装配体中抽取流体域，而且，它能根据用户的目标和偏好，自动创建Cut-cell的结构化直角网格（六面体网格单元）或者非结构化的四面体网格。
Cut-cell网格技术提供更密更理想的高质量网格，一般用于远离壁面或边界的地方。
而在靠近壁面的区域，Cut-tet技术提供了高质量网格。
两种网格技术都提供边界层，来精确解析大梯度问题（如剪切层和边界层）。
使用装配体网格工具，用户之前需要花费大量时间进行的前处理工作，包括几何清理、流体域抽取和分解以创建六面体/四面体的混合网格，现在能自动化、稳健而快速地得到高质量网格了。
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ANSYSWorkbench网格技术能在复杂的CAD装配体中自动抽取流体域并划分网格。
这个例子显示了Cut-cell六面体网格，你也可以创建四面体网格。
两种方法都支持在近壁面流动区域用边界层网格
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工作流性能和易用性
对单个工况的仿真能提供其性能信息，但工程师仿真整个性能范围后能获得更多的洞察。
ANSYSWorkbench提供了设计探索和优化的框架，能进行几何模型、网格控制、材料属性和操作条件的参数化建模，从而实现自动化仿真过程。
ANSYS14.0允许通过远程求解管理器（RSM），包括在机群环境下，来对更新的设计点进行仿真。
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几何建模和协同仿真
现在，ANSYSDesignModeler中能直接对几何实体（像面、边、点等）进行模型操作了，而且支持名称选择和草图。
在ANSYS14.0中，提供了用于定制化的功能和工具，通过工具栏进行配置，帮助用户对常用的功能进行界面定制，以及直接简便的活动相应工具。
对常用的操作增加了快捷键，以减少给定任务的操作步数。
其它ANSYS14.0的相关改进包括在切割时自动冻结、更好的处理错误、单选和框选间易于切换、边的方向和顶点的可视化控制来帮助确认和修复拓扑问题。
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参数化建模和优化设计
ANSYSFluent的伴随求解器允许工程师进行参数化计算。
它对如何最好地修改设计以获得性能和稳健性的改善提供了指导。
它也对这种改善提供了快速的量化估算，在大范围的设计改变情况下常希望能有这种估算。
伴随计算的强大功能比之前单个仿真提供更多的洞察。
和ANSYSFluent间的紧密集成保证了可靠性和敏感性设计的一致性。
伴随求解器指出改变几何的哪一部分，以及如何改变它能获得优化的F1赛车设计的下沉力
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MAPDL和ANSYSWorkbench的集成
ANSYS14.0引入了一些新特征，允许用户在Mechanical环境里控制有限元模型的不同部件。
现在，所有的连接如约束方程、十字接头或弱弹簧能可视化了。
用户能用选择逻辑来创建所选择的节点。
例如，这些选择能用来在重新计算时进行修改施加约束和边界条件。
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用户能用类似选择逻辑来对选择的节点创建名称，例如，能对球体或盒体的节点进行选择，而和其下面的几何无关
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复合材料
复合结构的仿真带来一些挑战，如结构中成千上百的层的定义，包括其变化的方向或者结构潜在失效的层-层分析。
ANSYSCompositePrePost这样的特定工具对这里模型提供了明显的易用性。
在14.0中ANSYSCompositePrePost和其它仿真紧密集成在ANSYSWorkbench中，对复合材料失效如渐进失效提供了特定的模拟技术。
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来自TUChemnitz和GHOST自行车公司
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ANSYSCompositePrePost是项目页面的一部分，能和显式或隐式求解进行数据交换。
自行车案例是用隐式求解器模拟的，而棒球棍是用显式求解器模拟的
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外部数据映射
当不同物理场之间共享数据时，一般要从外部文件读入像压力、温度或换热系数等数据。
自动化的算法提供了非常有效的工具来把这些数据从一个网格映射到另一个网格上。
然而，当原始数据和现有网格不一致时，或者初始数据太不足时，会产生一些问题。
ANSYS13.0引入的这些功能在ANSYS14.0中得到了加强，提供给用户附加的控制和修正功能。
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叶片温度场的读入，实际的温度场（左图）评估插值质量的验证工具（右图）
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旋转机械
在ANSYSMechanical中的实体或线体，带有坎贝尔结构的单转子系统的临界速度目前能在ANSYS14.O中得到判断了，这允许Workbench用户能更有效的使用求解器了。
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在初步设计时，使用文本文件定义自动创建几何
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ANSYSMechanical中的坎贝尔图表明了速度变化后的结构模态变化，确定了临界速度和每个模态的稳定性
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梁和壳
ANSYSMechanical引入了用户在线体表示的管和梁之间转换的功能。
同时提供了定义特定管载荷和结果的功能。
ANSYS14.0支持来自MAPDL求解器的最新的管单元。
用户能用外部数据在数据表中引入非一致厚度的功能，这使得从仿真程序中读入变厚度壳体成为可能，比如从ANSYSPolyflow中读入，或复杂事件的仿真结果如装有液体的塑料瓶跌落时的厚度变化。
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网格连接：
当几何（左图）中含有不连续的面时，网格是完全连接的，不需要融合几何就可实现
网格连接的加强允许用户不改变几何就可以把相邻面的节点融合，确保几何模型中有共享的边。
这个功能加强了对大型壳模型划分网格时的稳健性和效率。
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稳健的显式求解
NBS四面体单元消除了过去遇到的困难：
在剪切变形的应用中使用四面体单元时，导致单元锁定。
显式动力学中最适合的是六面体单元，然而，对复杂几何很难划分六面体网格。
ANSYS显式动力学在十年前就引入了ANP四面体单元，求解体锁定遇到的困难，但不能求解剪切锁定。
ANSYS14.0中的NBS四面体单元能对有剪切载荷问题得到高精确的结果。
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新的四面体单元能快速模拟复杂几何同时保留解的精度
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ANSYSHFSS与ECAD工具的直接连接
AnsoftDesigner具备了新的数据连结能力，工程师们可以在任何一款Cadence布线工具（Allegro，Virtuoso和SiP）中创建可直接求解的ANSYSHFSS模型，所有建模步骤和过程全部在Cadence设计环境中完成，因此，高速设计工程师不必是HFSS的使用专家，就可以利用HFSS研究布线三维电磁寄生效应。
对于非Cadence用户来说，可以利用ODB格式将版图直接导入AnsoftDesigner中，用户可以在我们的版图编辑器中非常方便和快速地对导入的版图进行编辑，自动定义激励端口，利用HFSS按需求解（SoD）功能对导入的结构进行求解。
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ANSYSSIwave精确性和可用性的增强
SIwave在过孔及其相关结构精确仿真与建模方面进行了重要改进，包括对任意形状的反焊盘精确建模，更准确的耦合过孔模型以及采用新的改进方法计算无参考平面的信号线。
SIwave可以在软件内部直接启动运行HSPice或ANSYSNexxim瞬态仿真工具，仿真结束后，能够在SIwave中直接对信号网络进行瞬态仿真并得到时域波形。
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三维集成电路封装
集成电路封装厂商已经持续发展到更复杂的封装技术，如系统芯片、叠层芯片和多芯片模块，以努力保持芯片性能的提高。
如叠层芯片中把多层垂直叠加在一起封装的三维封装，有独特的散热要求。
三维结构不会把热均匀的散布在芯片中，这会导致局部热点的出现。
在ANSYSIcepak14.0中，工程师能模拟三维叠层芯片和不同封装方式的热响应。
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1U网络服务器的流线和温度云图。
多级六面体为主的网格精确地捕捉了复杂几何
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电子冷却流程和易用性
ANSYSIcepak14.0有了新的用户界面，新的图标，重新设计的菜单和对话框，扩展的右键点击功能，加强的图形和许多附加的提高效率的功能。
ANSYSDesignModeler的改进能让工程师从机械CAD数据中快速简化和创建Icepak对象。
ANSYSCFD-POST的新变量（热的壅塞点和热接点）允许工程师确定高热阻的区域，以及新热流通道的可能区域。
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ANSYSIcepak新的现代化和用户友好的界面
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ANSYSEKM产品安装和设置
ANSYSEKM14.0带来了新的重要功能，简化安装和EKM个人以及EKM共享产品的许可设置。
∙EKM个人设置允许用户在自己的电脑上设置EKM服务器，用户可以访问单个服务器上的私人知识库以及访问EKM的全部功能。
∙EKM共享服务器设置允许在共享设备上设置EKM服务器，多个用户能以协作模式访问它。
多个用户能访问LAN或WAN上的共享知识库。
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可扩展的解决方案，EKM支持单用户和灵活简单许可模式的共享架构。
它允许连接到当地或远程知识库，鼓励分散的团队之间的协作
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ANSYSEKM效率的加强
和ANSYSWorkbench的集成允许直接把当前的项目保存到选定的EKM知识库，也可以搜索一个项目，在选定的知识库中打开它。
和Workbench的紧密集成促进了项目的协作，允许多个用户利用同事之前完成的工作。
对搜索和审核跟踪的多个可用性的增强促进了效率的提高。
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你可以直接在EKM中打开和保存ANSYSWorkbench项目，这促进了当前项目的保存和升级。
我们的技术允许多个用户利用同事完成的工作，该工具自动提取项目级的元数据，产生广泛目报告，报告总结了部件系统和所有的相关方面。
你可以使用数据对项目进行显示、确认、搜索和重新使用
复杂系统的仿真
自动化模拟
ANSYSWorkbench里的内燃机（ICengine）分析系统通过自动化的几何设置、网格划分、网格运动、冷态流场设置和后处理过程来压缩用户设置时间。
在动网格重划分过程中能包括边界层的改进，能让用户更好的捕捉壁面效应和改善网格质量。
ANSYS技术保证了内燃机仿真的快速和高可信度。
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ANSYS内燃机分析系统能对内燃机创建CFD模型以及网格划分，包括带有进排气口和运动阀门的内燃机。
特定的内燃机设定工具使得用户能以极快的速度和有效的方式来完整设置仿真参数
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双向耦合
同时利用了计算流体动力学（CFD）和计算结构动力学的功能促进了高可信地分析复杂多物理场问题。
广为人知的例子就是流固耦合（FSI）。
例如，FSI可以是流体作用在结构上的力导致结构变形的相互作用。
变形反过来影响流体流动以及流体对结构的冲击。
另一个FSI例子是流体和结构温度场的相互影响，大温差能导致结构变形（固体材料膨胀或收缩），也能改变流场（流体膨胀或收缩）。
ANSYS14.0在多物理系列里增加了ANSYSFluent和ANSYSMechanical之间的双向流固耦合功能，能仿真像颤振之类的复杂现象。
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血液流过三叶二尖瓣阀的双向瞬态流固耦合分析，流体是非牛顿流，材料是各向异性的超弹组织
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新的系统耦合组件允许你容易地设置多物理场仿真。
本例中，用系统耦合组件设置ANSYSFluent和ANSYSMechanical之间的双向流固耦合分析
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高级模型
ANSYS14.0引入了大量的新材料和对现有模型的增强。
生物应用能从增强的材料中受益，如Holzapfel模型捕捉强化纤维组织的行为，或形状记忆合金模拟支架。
电子部件的热、结构和耦合场仿真已经开始考虑水分扩散的影响。
ANSYS声学功能已经扩展到包括远场参数计算和增强的PML方程式。
大变形仿真受益于扩展的三维域重组功能，能对一定的载荷和边界条件进行重组，以及支持大范围的非线性材料。
ANSYS提供最好的刹车制动噪声分析，包括复杂的本征反复预测噪声激发，最前沿的线性方法和参数化研究。
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耦合声学允许仿真扬声器。
后处理显示功能包括了从空间压力场到远场的结果
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无数的高级材料模型，如增强的形状记忆合金仿真支架（左图）或搅拌摩擦焊接过程的塑形加热（右图）
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水分是影响电子部件如PBGAs的关键因素，仿真结果显示160小时后某PBGA里的水分扩散
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扩展的低频、结构和流体耦合
和Fluent的单向电磁耦合允许CFD仿真提供的高精度结果把温度场传回给电磁设计。
这项功能允许你评估不同的冷却系统以及对电磁马达/发电机行为的影响。
整个系统能在ANSYSWorkbench中进行优化。
双向电磁和应力分析的耦合能考虑由于电磁结构中产生的电磁力的影响，会导致几何变形。
电磁软件自动读入变形的几何，进一步重新计算电磁场分布。
这样评估变形结构的电磁特性。
基于耦合的设计流程，当考虑热应力时，可以使用反馈的应力值。
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ANSYSMaxwell计算的母线的发热（左图），结果传给ANSYSFluent来计算周围的温度场（右图）
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欧拉壁面液膜模拟
欧拉壁面液面模型是多相流模型中新的子模型。
能预测液滴在壁面堆积后形成的液膜，包括液体飞溅、颗粒成带状、液膜在壁面边缘分离。
液滴的进入和分离通过与DPM模型耦合来实现。
液膜内的动量和能力的对流扩散精确模拟，能仿真机翼或汽车风挡上复杂的后跑现象。
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雨滴堆积在汽车后视镜后形成的水膜厚度的可视化。
也可以看出水滴成带状运动，清晰起见，没有显示来流液滴
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多分散流模拟
对多分散流和/或密相多相流行为的理解是很多工业过程感兴趣的，包括喷雾、气固两相流、气液两相流等（例如，喷雾器、流化床和气泡床）。
ANSYS14.0包括了增强的颗粒流和相变模型。
例如，你既可以在欧拉模型也可以在拉格朗日模型框架下实现颗粒尺寸分布的流动。
你也能在沸腾应用中更好的预测烧干现象。
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流化床中煤的颗粒：
颜色代表不同直径的颗粒。
浅色颗粒是悬浮的，深色颗粒是在设备底部堆积的。
这是一个典型的离散元模型和密相DPM模型耦合来获得高精度解的例子
HPC驱动创新
流体求解器和HPC性能
ANSYS致力于在每个版本中加强求解器和HPC性能。
ANSYS14.0的特征包括了架构相关的分区、改进的能监测仿真的线性化、支持异构网络的远程求解管理的完全发布等综合功能。
也支持差质量单元的自动标识，并在这些单元上用更稳健的数值方法来改进求解器的稳健性和总体精度。
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某1.11亿模型气动仿真的线性化并行结果。
和理想加速比相比，其并行加速比表现优异。
图中显示的是1500个核的情况，在3000个核上也达到了优秀的加速比
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旋转机械模拟
ANSYSCFX14.0的瞬态叶栅方法是用来在单个流道计算来解决三类问题。
首先，能设置有不同相位角的进口脉动。
其次，在叶片流道能设置动网格来模拟叶片颤振。
第三，能用两个不同叶距的单流道模拟全级（转子和定子）现象。
所有的情况都大幅节省了计算代价，因为如果没有这些模型，这类问题需要全周网格来求解。
其应用涵盖了叶轮机械里的多级轴流、混流、离心压缩机、涡轮、风机、水泵。
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不同叶距（各级间不同数量的叶片）的压气机/涡轮的传统仿真需要计算多个流道。
如果没有对称，需要全周360度仿真（左上图）。
使用了ANSYSCFX新的瞬态叶栅模型，这种仿真只模拟两到三个流道（右上图），能用几分之一的计算代价完成。
这是可能的，而且没有损失精度，如图中对比全周和瞬态叶栅模型的结果（某点的静压随时间变化）所示
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结构计算的HPC
对许多工程师来说，大模型的计算已成为日常工作。
可用的硬件性能稳定的增长，并受益于最近的进展，如GPU。
想充分利用硬件的工程师必须要有合适的算法，模型有效的求解后，由于文件尺寸和大量的I/O，查看结果需要更大量的资源。
使用ANSYSMechanical14.0，用户能利用最新一代的GPU，同时减少后处理过程需要的I/O。
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机群节点上使用多个GPU后减少计算时间，例子是400万自由度的焊球模型的蠕变分析，微咨询工程股份公司
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有限大阵列分析
在天线设计中，有限大阵列天线的仿真是一个非常重要的课题。
由于电尺寸尺寸大、结构复杂，端口数多，有限大天线阵列的三维仿真一直比较困难，因此，普遍接受的做法是单元法仿真，通过单元仿真，利用连接边界条件（周期性边界条件），创建无限大阵列进行近似，利用阵因子计算有限大阵列的辐射特性，然而，这种方法忽略了阵列的边缘效应，因此，远场方向图不够准确。
新的计算方法能够准确地建立有限大阵列天线模型，将阵列边缘效应考虑在内，得到精确的远场结果。
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