一、概述

　　1.寬廣的應(yīng)用領(lǐng)域

　　如何在提供高質(zhì)量產(chǎn)品的同時(shí)縮減研發(fā)和上市時(shí)間，是目前生產(chǎn)商所面臨的普遍問(wèn)題。通過(guò)在設(shè)計(jì)過(guò)程中使用ESI集團(tuán)提供的CFD-ACE+產(chǎn)品包，用戶可以準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)和優(yōu)化CFD仿真，從而取得競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。CFD-ACE+的解決方案覆蓋了幾乎所有的工業(yè)應(yīng)用范圍，在全世界擁有超過(guò)400家機(jī)構(gòu)和600所大學(xué)用戶。特有的高級(jí)耦合求解功能使得CFD-ACE+成為理想的CFD相關(guān)問(wèn)題解決方案，輕松解決從最簡(jiǎn)單的熱傳導(dǎo)問(wèn)題到最繁雜的多物理場(chǎng)耦合問(wèn)題。

　　2.真實(shí)世界的仿真解決方案

　　CFD-ACE+是一款通用的CFD(計(jì)算流體力學(xué))及多物理場(chǎng)求解器，被廣泛地應(yīng)用在多學(xué)科計(jì)算領(lǐng)域內(nèi)。問(wèn)題中涉及到的0維~3維、穩(wěn)態(tài)或者瞬態(tài)偏微分方程都可以得到求解。對(duì)于復(fù)雜的多物理場(chǎng)、多學(xué)科耦合問(wèn)題，CFD-ACE+是市場(chǎng)上最適合的解決方案，再加上并行求解功能，CFD-ACE+能　　夠更加快捷地解決復(fù)雜問(wèn)題。

　　除此以外，還有節(jié)約成本的集團(tuán)化解決方案，可以方便地將CFD-ACE+獨(dú)有的模塊化設(shè)計(jì)應(yīng)用到集團(tuán)中的不同學(xué)科和部門(mén)中。

　　3. CFD-ACE+ 的優(yōu)勢(shì)

　　◎利用真實(shí)的多物理場(chǎng)模型，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)周期的早期階段做出關(guān)鍵的設(shè)計(jì)決策;

　　◎快速而一致地使用所含仿真管理工具將流程自動(dòng)化;

　　◎工業(yè)尺度多物理場(chǎng)功能能夠表現(xiàn)全部產(chǎn)品的復(fù)雜性，從而細(xì)化和優(yōu)化設(shè)計(jì);

　　◎VisCART網(wǎng)格劃分解決方案，可以將復(fù)雜幾何網(wǎng)格的劃分時(shí)間從幾周縮減為幾小時(shí)，而且?guī)缀鯚o(wú)需經(jīng)驗(yàn);

　　◎以更少的時(shí)間專業(yè)化地顯式最終結(jié)果并進(jìn)行演示，能夠使設(shè)計(jì)師與上下游用戶進(jìn)行更有效的溝通;

　　◎通過(guò)iPhone 或iPod Touch，可以在任何時(shí)間和地點(diǎn)進(jìn)行仿真交互。

　　二、最全面的多物理場(chǎng)求解器

　　ACE+產(chǎn)品包是世界眾多企業(yè)和機(jī)構(gòu)所采用的工程設(shè)計(jì)和分析工具，用來(lái)滿足日益增長(zhǎng)的復(fù)雜CFD和多物理場(chǎng)仿真挑戰(zhàn)。它覆蓋了廣泛的行業(yè)領(lǐng)域，如交通運(yùn)輸和能源(燃料電池和普通電池)，而且還有一些專門(mén)應(yīng)用，包括車(chē)輛空氣動(dòng)力學(xué)、空調(diào)(氣候控制)、熱管理以及發(fā)動(dòng)機(jī)仿真等。而且，ACE+產(chǎn)品包可以在所有計(jì)算機(jī)硬件/軟件系統(tǒng)上使用，它也被用于在高性能工作站和PC集群上進(jìn)行并行計(jì)算，如圖1所示。

　　CFD-ACE+，是ACE+包的基礎(chǔ)，模塊化和可擴(kuò)展的結(jié)構(gòu)提供給客戶一個(gè)高度靈活的功能和成本選擇。CFD-ACE+包括最先進(jìn)的樹(shù)脂和物理模型以及高級(jí)的前后處理模塊，支持所有的網(wǎng)格技術(shù)，包括多塊結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格、一般多面體非結(jié)構(gòu)化、任意界面、移動(dòng)和變形網(wǎng)格。CFD-ACE+支持大多數(shù)常用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)、計(jì)算機(jī)輔助工程(CAE)和電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化(EDA)數(shù)據(jù)格式。此外，CFD-ACE+提供了包括流動(dòng)、傳熱和湍流的基本包，其他優(yōu)化的行業(yè)包還包括生物技術(shù)、等離子、半導(dǎo)體、MEMS、航天和燃料電池。

　　CFD-ACE+：完整的多物理場(chǎng)耦合求解工具包，提供從網(wǎng)格劃分到最終求解結(jié)果的緊密集成環(huán)境，如圖2所示。

　　1.CFD-GEOM

　　CFD-GEOM是功能全面的建模和網(wǎng)格生成器，如圖3、圖4所示。

　　◎輸入格式：CAD 數(shù)據(jù)或者第三方網(wǎng)格信息，包括SAT、IGES、NASTRAN、DXF、PLOT3D和STL 等格式;

　　◎輸出格式：全面集成的DTF通用數(shù)據(jù)文件，包含幾何、網(wǎng)格和邊界條件等信息;

　　◎支持NASTRAN、SAT和STL等兼容幾何文件格式。

　　2.CFD-ACE+ 圖形用戶界面

　　多物理場(chǎng)問(wèn)題設(shè)置的專家系統(tǒng)，包括：

　　◎輸入格式：來(lái)自CFD-GEOM 的集成DTF 文件、第三方幾何文件，包括NASTRAN、PATRAN、Plot3D和CGNS 等格式;

　　◎輸出格式：DTF 整合仿真數(shù)據(jù)格式。

　　3.CFD-ACE+ 求解器

　　◎輸入格式：本地DTF文件輸入、第三方軟件模型;

　　◎輸出格式：DTF通用數(shù)據(jù)文件，包含計(jì)算結(jié)果信息;

　　◎多物理場(chǎng)耦合求解能力。

　　4.高度可擴(kuò)展的模塊化結(jié)構(gòu)

　　CFD-ACE+可以應(yīng)用在幾乎所有行業(yè)內(nèi)。軟件高度的模塊化可擴(kuò)展設(shè)計(jì)，使CFD-ACE+在功能性和成本上有著極高的靈活性。

　　5.通用偏微分方程求解器

　　CFD-ACE+是一款通用的偏微分方程求解器，應(yīng)用范圍十分廣泛，包括流體、傳熱、應(yīng)力/變形、化學(xué)動(dòng)力學(xué)、電化學(xué)、生物化學(xué)、靜電、電磁學(xué)、微電子以及生物科技等學(xué)科范圍內(nèi)的問(wèn)題，都可以單獨(dú)或者耦合求解。求解的適用范圍可以從0維到3維，穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)均可。CFD-ACE+還提供了直接蒙特卡羅(DSMC)功能，用于求解于大Knudsen數(shù)的特殊流動(dòng)問(wèn)題。

　　6.CFD-VIEW

　　先進(jìn)且易用的可視化后處理工具，如圖5和圖6所示。

　　◎輸入格式：DTF 通用文件;

　　◎彩色等值線圖、云圖和矢量圖;

　　◎動(dòng)態(tài)演示、動(dòng)畫(huà)制作;

　　◎輸出各種圖片圖像格式;

　　◎輸出各種通用第三方后處理器格式。

　　三、典型應(yīng)用

　　1.半導(dǎo)體工藝

　　ICP(感應(yīng)耦合等離子)半導(dǎo)體反應(yīng)器全局仿真：CFD-ACE+ 獨(dú)有的電磁—等離子—電化學(xué)反應(yīng)耦合求解功能，使它能夠?qū)O其復(fù)雜的各類(lèi)CVD、PECVD半導(dǎo)體加工工藝過(guò)程和設(shè)備進(jìn)行全面而精確的仿真，如圖7所示。從而能夠幫助設(shè)計(jì)和加工人員掌握設(shè)備內(nèi)的各種物理參數(shù)分布，優(yōu)化設(shè)計(jì)，改善設(shè)備的工作狀態(tài)。

　　光刻法動(dòng)態(tài)仿真：對(duì)于各種半導(dǎo)體淀積、蝕刻工藝過(guò)程，CFD-ACE+使用先進(jìn)的特征標(biāo)度法，結(jié)合加工設(shè)備內(nèi)物理參數(shù)環(huán)境，精確地計(jì)算出每一時(shí)刻半導(dǎo)體材料表面的形狀變化，從而對(duì)半導(dǎo)體設(shè)計(jì)的實(shí)際工藝成果提出有價(jià)值的預(yù)測(cè)和評(píng)估，如圖8所示。

　　2.流固耦合

　　氣彈：CFD-ACE+ 通過(guò)對(duì)外流和機(jī)體結(jié)構(gòu)變形的耦合計(jì)算，能夠輕松處理靜氣彈、動(dòng)氣彈問(wèn)題。

　　旋轉(zhuǎn)機(jī)械：使用旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系方法，CFD-ACE+ 在處理旋轉(zhuǎn)機(jī)械中流動(dòng)問(wèn)題的同時(shí)，還能計(jì)算出葉片、機(jī)匣等結(jié)構(gòu)的受力和變形狀況，如圖9所示。

　　3.燃燒推進(jìn)

　　航空噴霧燃燒室仿真：CFD-ACE+整合了先進(jìn)的流體、湍流、傳熱、熱化學(xué)反應(yīng)以及多相流動(dòng)求解功能，可以從容應(yīng)對(duì)各種航空航天發(fā)動(dòng)機(jī)的仿真工作，如圖10和圖11所示。

　　化工反應(yīng)爐仿真，如圖12所示。

　　4.MEMS

　　MEMS 是細(xì)微而精密的機(jī)械—電子系統(tǒng)，其一大特點(diǎn)就是在小尺度的空間范圍內(nèi)有多種物理現(xiàn)象相互作用，包括流體、結(jié)構(gòu)和電磁等，如圖13和圖14所示。對(duì)于這一類(lèi)系統(tǒng)，CFD-ACE+提供了從設(shè)計(jì)到建模到全面仿真的完整解決方案。

　　5.生物科技

　　DNA檢測(cè)生物芯片微流體仿真，如圖15所示。

　　6.燃料電池

　　CFD-ACE+獨(dú)有的多孔介質(zhì)電化學(xué)求解能力，使它能夠?qū)Ω鞣N類(lèi)型的燃料電池做出精確而全面的仿真，如圖17所示。

　　7.交通運(yùn)輸

　　ACE+提供了完整的交通運(yùn)輸應(yīng)用交互分析包，用于解決行業(yè)面對(duì)的最富挑戰(zhàn)的問(wèn)題，如圖18~圖21所示。

　　◎發(fā)動(dòng)機(jī)熱分析：瞬態(tài)和穩(wěn)態(tài)溫度;防熱罩;混合—電池和發(fā)動(dòng)機(jī)控制冷卻。

　　◎空氣動(dòng)力學(xué)：外部空氣動(dòng)力學(xué);利用 Adjoint 求解器在設(shè)計(jì)階段進(jìn)行優(yōu)化。

　　◎發(fā)動(dòng)機(jī)：發(fā)動(dòng)機(jī)空氣流動(dòng);排氣;渦輪增壓器性能;火花塞;混合——燃料電池和普通電池;除霜。

　　◎舒適性：乘員溫度;管道流動(dòng)。