CFD模擬軟體有哪些？

01-08

介紹一下目前市場上的CFD模擬軟體及特點

@gg gg (同名的太多，也不知道@對沒有) 的這個list比較齊全，主流的應該都有了。開源代碼的話，OpenFOAM 應該是最佳的，但對於非研究領域來說，還是直接買商用軟體，並獲取對方技術支持比較方便經濟。本答案補充對通用商用CFD軟體的一些個人觀感。

背景介紹和軟體特色

據我所知，國內比較流行的通用商用程序還是 fluent(老牌的), cfx, star, adina(流固耦合和非線性上首屈一指，開發者是學術界大牛Bathe), comsol(有限元，聲場分析有特色). acuSolve 是 hyperworks 收購的軟體，開發者具有深厚的學術背景(Hughes的學生Fazin)，(利益相關：我曾實習期間做過acuSolve的support)，方法用的是有限元，計算收斂性上有一些優勢，功能模塊全面性上和FLUENT比有差距。Abaqus 也有開發了通用的流體計算模塊，時間不久，不熟悉因此不予置評，但由於開發時間較短，所以相信和老牌的CFD商用軟體還有些差距吧。另外，FLACS 在爆炸，安全行業經驗較足。flow3d 擅長自由液面分析。PowerFLOW 用的是 LBM 方法，在解決一些普通CFD方法不能解決的問題時候有優勢而且適合併行，但目前工程使用積澱還不夠，所以前景還不明朗。等等等等。

計算精確性

計算精確性上面難以比較優劣，不同演算法在不同問題上計算的精度是不同的。只能說對於任意問題，在模型合適，邊界準確的情況下，商用軟體至少都能給出很物理的答案。和實驗結果吻合度上參數，單元，和模型選擇很重要。在市場推廣上則常常是公說公有理，婆說婆有理。比如在有限元計算軟體的對比中，常有類似以下的說法，A軟體算梁問題比B軟體算的會偏剛一些。這些說法是不嚴謹的，A默認用的是一種單元，B默認用的是另一種單元，兩者各有各的最佳應用情況，不能簡單對比，從某一個算例的準確性推斷某一個軟體優於另一個軟體。我實習期間參考過一份CFD軟體對某一問題計算結果的對比報告，具體情況不便透知，但結論是四個CFD軟體在計算同一問題，但雷諾數有所不同的情況下和實驗結果吻合度上各有各的優勢 (當然內部報告嘛，acuSolve 的結果是很好的，畢竟acuSolve 是以準確和魯棒為賣點的嘛)。

市場

國內整體上市場佔有方面 fluent + CFX &> star, comsol, adina, etc。一是歷史原因(fluent 普及性高)，二是和 ANSYS 的高佔有率有關。哪個好？不好說，基本計算功能大家都有，全面和普適性，以及技術文檔的豐富程度上 fluent+CFX 最好，但其它的軟體也是各有特色的(如上)。在風電行業，汽車行業，ANSYS FLUENT/CFX 和 Star 的人都有。adina 在學術研究，生物力學，土木橋樑上有人用。acuSolve (以及它的簡單版VWT虛擬風洞) 在國外汽車行業，石油平台有應用，國內推廣時間短，還沒有廣泛應用。但某個行業內誰是主流還不好說，畢竟我不是做市場的，而且每個行業內甚至每個公司都有偏好。企業往往會在滿足自己需求的前提下，考慮成本和各自工程師的工作經驗等因素來選擇軟體。

補充

回答Solidworks 的知友不知道是利益相關還是順嘴說的，但反正我是不認同的。Solidworks, UG/Proe 這些軟體在 CAD 行業是非常優秀的(Solidworks是我最喜歡的3D建模軟體，絲毫沒有黑它的意思)，雖然目前這些公司也不遺餘力地向 CAE 行業擴展，提供給設計師一個簡單的計算平台，但要說主流，恐怕還差不少距離。在設計上，從CAD 到 CAE 再回到 CAD 有一個迭代優化改方案的過程。CAD工程師會用CAE工具是好事，可以為產品設計減少時間和經濟成本。但往往這些軟體照顧到 CAD 工程師對計算力學的理論知識的缺乏，相比傳統CAE軟體，會將模型和計算簡單化，讓它成為一個黑匣子，故幫助文檔自然也不會涉及到很多理論的東西。但這裡潛在的問題是：尤其是在 CFD 這個計算準確性難以保證，還常常缺乏實驗數據的領域，而一個做計算的工程師不懂力學理論，不懂演算法基礎，如何確保自己的模型是符合實際的？如何說服自己和客戶算的東西是對的呢？又如何談 in CFD, we trust 呢？這不是在黑CAD工程師，因為即使對CAE工作者而言，上述問題也是繞不開的坎。而是在說明設計師如果也懂計算，對力學基礎有深入理解，做一個「全棧」工程師，是一件多麼寶貴的事。

寫在後面

個人知識涵蓋面有限，恐怕不能全面介紹，如有疏漏歡迎指正。

我已經盡量保證了客觀，但可能在我不知道的情況下也有偏見。如果誤導了您，請勿拍勿砸。

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另外，最高票回答被摺疊了，不知道為什麼，可能是轉載不規範吧。他的答案目前在網上已經流傳比較廣了，出處不明。據我所知，最早的一篇帖子在這裡（需要有simwe論壇號碼），由song-fengqiang 整理或者撰寫，當然也不排除還有更早的。

CFD軟體對比-song-fengqiang，Simwe模擬論壇(forum.simwe.com)，CAE/CAD/CAM/，FEA/FEM/有限元分析論壇-(手機驗證註冊)

今天科研不順

答個簡單的問題好了

說幾個做多相流模擬的開源求解器

首先

OpenFOAM

樹大根深枝繁葉茂

求解器種類繁多當然也包括多相流

官方版本以interFoam為代表有一系列基於VOF的求解器

雙相勢流，粘流，可壓不可壓問題都可以直接求解

另外還可以耦合6自由度的剛體運動

缺陷是OpenFOAM基於非結構化網格的有限體積法

計算精度最高好的情況下就到2階

其次

挪威科技大學開發的REEF3D

專門適用于海洋或者海岸工程

代碼是C++編寫的

使用高階格式有限差分和正交網格

用浸沒邊界法處理物面

用水平集法(level set)捕捉自由液面

算出來的東西效果是這樣的

最近還看到了一個軟體用非結構網格做多相流的開源軟體Fluidity

使用自適應網格處理自由液面

號稱自由液面精確到表面張力都能算準

說得這麼好

都是人家的代碼

哎哎哎

大家繼續努力啊

以上

常見的有代表性的三種

fluent:最經典，一般拿這個上手，流體計算方面比較好，但是UDF介面不好用，一些特殊問題不好處理。

comsol:主要做多場耦合，處理傳熱傳質非常方便，但是用的是有限元發法，犧牲了一些流動計算的性能。

openfoam:不適合初學者，但是完全開源，是研究理論與演算法的必備之選，國外高校愛用，因為免費。

必須強調open foam的重要性，學術派必須要掌握，不然真不敢說懂cfd。商業軟體參考那位高人，很全面啊。

通用商業cfd軟體經過這麼多年的大浪淘沙，存活下來的主要就是ansys家裡的兄弟兩fluent和cfx。這兩屬於通用cfd軟體，像葉輪機械，火災等等這些專業領域又有專門的cfd軟體。cfd的通用開源軟體openfoam用的最多。因為內置各領域多種模型且不斷更新的緣故，使用fluent的人數最多。像comsol這種真的不能算cfd軟體，也就是個多物理場偏微分方程有限元求解器。各種cad幾何建模軟體帶的cfd功能更不能算了。另外D. B. Spalding在英國搞的那個cfd商業軟體好像早些年流行過。對老先生表示懷念。

個人意見，對於大多數人而言真的沒必要過分琢磨軟體和程序層面的東西。大約十年前，我諮詢周力行老師，他意思作為一個博士生做計算應該自己寫點程序，這樣東西做的紮實。後來我發現，國內幾乎所有cfd代碼都有數十年的開發和更新歷史，有些來源於國外，一般都不外傳。所以課題組裡沒有源程序的，自己從頭寫真的不現實，自己寫程序花費很多時間卻出不了什麼東西。從單純cfd計算角度看，自己寫程序最難，用開源軟體稍難，用商業軟體最容易。現在最流行的開源cfd軟體就數openfoam了，一些人是為了加入自己的東西才用開源的軟體。有人覺得自己cfd水平精湛，用開源的好比脫了姑娘的衣服做大保健，一個字爽，用商業軟體就是隔著衣服摸摸，不上道才幹這種。我倒覺得開源軟體其實是穿了內衣的姑娘，這種大保健不要也罷。openfoam通常還是做工程性的計算，如果做的東西是流體力學基礎層面一般也不會用。同樣是解決工程問題，用商業軟體大多時候是更好的選擇。有人覺得用商業軟體低端，那就問問自己到底想用軟體做什麼，真的是用來做單純的cfd么？研究大渦亞格子模型，模式方程之類的么。如果是，那麼你課題組肯定積攢多年的openfoam使用經驗。如果不涉及cfd計算格式和新計算模型層面的，只是想解決一個應用物理問題，那麼千萬別用開源的openfoam，果斷用fluent，cfx這些。因為fluent這些商業軟體涵蓋的物理模型遠遠多於openfoam，很可能你要解決的物理問題，從模型層面已經完整的存在於軟體，你僅僅需要做一些設置計算。對於一些做研究的人，使用fluent也沒什麼丟人的，很多人說到底是研究一個物理問題，對物理問題的研究比討論格式穩定顯然重要。比如液滴的碰撞過程，理解物理層面的界面融合和演算法層面的水平集法，遠比這個過程怎麼編程計算怎麼容易收斂重要。再比如湍流燃燒過程，理解湍流火焰的結構和薄火焰模型，遠比這個模型怎麼編程重要。大多數人做的是物理層面的東西，而純粹的cfd涵蓋太多計算層面的東西。商業軟體的自定製功能並不弱，比如fluent，簡單的說，你可以通過uds求解一個和流動物理無關的自定義對流擴散方程，源項，對流項，非穩態項目，擴散項都可以自定義，而流動物理問題中的應變率，梯度等變數也能方便的提取，這足以解決大多的模型修改問題。用cfd做工程上物理上的優秀研究工作是有可能的，而做純粹cfd上的優秀研究工作，有點難。

暖通空調專業同志一枚，經常接觸的模擬軟體有

1，Airpak，是fluent的子軟體，專為暖通空調專業的CFD軟體。特點就是建模，畫網格，計算，後處理基本在一個界面進行，求解器內核其實就是fluent的求解器。後處理針對暖通專業，可以直接出PMV，PPD，IDPA，空氣齡等暖通專業參數。

2，另外一個就是FloEFD，Mentor Graphics公司開發。FloEFD相當於一個插件，可以集成到其他三位建模軟體內，比如preo/Creo，Solidworks，UG等，也是建模，計算，後處理都在一個界面內進行，很方便。FloEFD內部有暖通模塊，還有LED，熱設計等模塊。

相比於airpak，FloEFD優點是

a.目前軟體每年仍進行更新，能保證對舊功能的完善以及新功能的開發，而Airpak 不再更新，用與不用，他就在那裡，不會再變了；

b.FloEFD建模幾乎不受限制，Airpak 曲面斜面盡量少，否則網格質量差計算難收斂；

c.FloEFD後處理美觀性大大優於Airpak，由於後處理結果是在建模軟體窗口中顯示，模型在建模軟體里是啥樣，後處理模型就是啥樣，這一點優勢學校課題組老闆會非常喜歡的，因為一些甲方就喜歡看上去很炫的後處理圖。

當然，他也有缺點。

a.FloEFD相對新的軟體，不像fluent已經得到了廣泛成熟地應用，計算準確度可信度沒有fluent強，也沒有Airpak強(Airpak:因為fluent 是我爸爸)。

b.FloEFD不可選擇湍流模型，輻射模樣等數學模型，一個計算模型打遍天下不得不說挺流氓。Airpak則可根據模擬工況的特點選擇合適的模型。

3，第三個Icepak，專業於熱設計，同樣是fluent 子軟體，這個更像親兒子，目前icepak 仍作為子軟體存在於各版本ansys （子軟體fluent）內，而airpak早已停止更新，如果要使用得另外下載安裝，不作為子軟體打包在fluent軟體內。這可能說明熱設計行業的模擬需求比暖通空調行業大。icepak和airpak使用是一個思路，所有操作一個軟體內可完成，界面相似度90%，分明就是倆兄弟，當然他是親的╮(￣▽￣"")╭。

4，還有一個，FloTherm ，和FloEFD一個爹，據說是專業於暖通空調，也據說上手操作不如FloEFD，在不了解其特別明顯的優勢前提下，我就沒有單獨學這個軟體了，直接用FloEFD就行了嘛。

沒腰，強答一個。

Code Saturne法國開源單相高性能並行CFD軟體。

在核工業領域非常強大，對網格適應性非常好，二次開發介面很多，因為開源 ( "ω" )

可以跟一個叫Aster的軟體勾搭著算流固耦合。

還有個同父異母的弟弟多相流軟體 Neptune_CFD

fluent ,cfx ,star ccm+

hydroinfo 我導師爸爸開發的

http://hydroinfo.com.cn/

冷門一點的一個 SU2

哪位大俠能詳細說說phoenics嗎。主要用於城市室外風環境模擬和分析。

補充一個德國GeoDict軟體，國外大企業使用的很多，國內目前聽的少，大多是高校研究所在用。建模能力強，計算快，內存消耗小。可以導入CAD文件,CT和電鏡斷層掃描圖片。多尺度，微觀，介觀和宏觀都適用。模塊選擇較多，應用領域較廣。CFD相關主要有FlowDict，FilterDict等模塊。

汽車行業現在主要用starccm+，fluent，xflow用於不同分析項

說一個國內的吧，風雷，空氣動力研究與發展中心的，就是29基地

在海洋工程cfd領域當然要提基於OpenFOAM開發的naoe-FOAM-SJTU，MLParticle-SJTU和viv-FOAM-SJTU求解器

竟然沒有人提NUMECA，雖然是做旋轉機械起家的，現在也有通用求解器了。

FLUENT

目前用的最廣泛的就是ANSYS CFX了吧！