ANSYS Fluent 2022R1 新功能 | 前处理、求解器和后处理性能改善！

ANSYS Fluent 2022 R1 版本在前处理、求解器和后处理方面的性能都有很多改善，使流场仿真功能更全面、流程更高效。本文将从这三个方面，介绍新版本软件的主要功能更新。

1. 前处理性能提升

1.1 复杂模型处理性能

现在，使用 Fluent 计算的模型越来越大、越来越复杂，很多时候一个计算模型中会包含大量的域，软件的处理性能也随之降低。2022 R1 版本软件，针对含有大量计算域的问题，在各种命令执行、图形显示以及读写方面都有了全面的改进。

如表 1，显示了用户界面下不同命令性能的改善，尤其对于含有 10000 个以上计算域或边界的问题，例如锂电池 Pack，速度可提升 5 - 6 倍。

1.2 替换部件划分网格

在 Fluent Meshing 容错几何网格（FTM）流程中，增加了部件替换选项，可以增加、移除或替换模型中的几何对象，而不需要对整个模型都进行网格重划分，使设计变更迭代更加高效，功能支持所有类型的网格，能够在面网格和体网格两个级别实现部件的替换。例如汽车外气动计算时，可以替换后视镜、扰流板等部件，考察新设计方案对流场的影响。如下图替换部件网格。

1.3 边界层连接

FTM 流程中的添加边界层任务，增加了边界层后处理方法，当相邻的计算域之间边界层分辨率不同时，可以选择 Continuous，即使用非一致连接，避免使用默认的 Stair-Stepping 产生台阶过渡，改善边界层区域厚度的一致性。下图为不同边界层方法对比。

1.4 表达式功能增强

之前版本的表达式，已经能够使用 Reduction Function 例如平均、通量，获取进、出口、壁面等边界上的数据，新版本将该功能进行了扩展，可以使用这些函数获取自定义面上的数据；如果模型中包含多孔介质域，可以考虑其对力的贡献。下图为自定义平面和多孔介质用于表达式。

2. 求解器功能改进

2.1 多 GPU 求解器

2022 R1 版本的 Fluent，推出了一个全新的多 GPU 求解器，尽管还是 Beta 功能，有一定的应用局限，但是测试结果显示出了惊人的结果。如图 5 所示的汽车外气动模拟，采用 1.05 亿网格，单精度 +GEKO 模型，在一个 A100 80G 显卡上运行，每 2s 可迭代一次，从初始化到收敛仅用了 20 分钟。一个 NVIDIA A100 GPU 的计算性能相当于 640 个 AMD Milan 核，ANSYS 一些内部测试显示，GPU 服务器与同等的 HPC 集群相比，功耗降低了 4 倍，硬件成本降低了 7 倍。下图 GPU 求解器加速比

2.2 专用的航空气动模拟界面

Fluent 引入了一个新的气动界面，专门用于航空外气动模拟，完整的实现从网格导入到结果后处理整个流程，并整合了最新的求解器和收敛增强功能，适用于亚音速到高超音速流动，也可以在界面内实现飞行条件参数化计算。图为 Fluent Aero Workspace。

2.3 气动噪声

ANSYS Sound 是一款后处理工具，可以通过声音质量标准和听觉测试对声音进行分析和优化。Fluent 2021 版本即增加了与 ANSYS Sound 的接口，2022 R1 版本将该功能进行了扩展，增加了一个“ANSYS SoundAnalysis”对话窗口，可以使用来自某个位置的声压信号，并应用一个传递函数来模拟给定位置的声音，如果有多个声源，例如风噪、HVAC 噪声和电机噪声，还可以分析在接收器位置这些声源的合成效果。

可以使用单一部件的噪声，如 HVAC 来预测舱内噪声，这样就可以在不建立舱内模型的情况下评估 HVAC 设计对噪声的影响。图为 ANSYS Sound Analysis 界面。

2.4 PCB Model

Fluent 2022 R1 增加了一个非常好的工作流程“PCBModel”，可以将 Icepak 的设置导入到 Fluent 中进行更高级的热分析。