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Ansys CFX e Ansys Fluent sono entrambi ottimi solutori CFD che gestiscono la parte della fisica del flusso, dalle turbolenze, trasferimento di calore e reazioni chimiche alla simulazione di turbomacchine e le loro prestazioni. All’interno del portafoglio software ANSYS, CFX e Fluent sono i solutori più diffusi per la simulazione CFD in ambito industriale e nel campo della ricerca scientifica.

L’utente dei prodotti della fluidodinamica computazionale si pone le seguenti domande quando deve poter scegliere tra due prodotti della stessa famiglia:

• qual è il vantaggio di Ansys Fluent e di CFX?
• quale software è più adatto per la modellazione CFD?
• quale di questi prodotti Ansys può essere usato per risolvere la più ampia gamma di problemi?

Le differenze principali

La differenza principale tra i due software è il tipo di solutori utilizzati: Ansys CFX utilizza il metodo dei volumi finiti, mentre Ansys Fluent utilizza il metodo degli elementi finiti. Questo comporta che entrambi i software utilizzano metodi diversi per risolvere le equazioni, per generare la mesh, per definire le condizioni al contorno e la generazione dei risultati post – processati. Ansys CFX si concentra sui flussi comprimibili, mentre Ansys Fluent può gestire sia flussi comprimibili che incomprimibili. Dunque, Ansys CFX è il software più adatto alle simulazioni di flussi ad alta velocità, mentre Ansys Fluent può essere utilizzato per le applicazioni più svariate. Entrambi hanno interfacce utente, flussi di lavoro e strumenti pre/post differenti. In sostanza, sia possono simulare un’ampia gamma di problemi di fluidodinamica e di trasferimento di calore.

Il loro utilizzo nella piattaforma Workbench

I software sono entrambi utilizzabili mediante la piattaforma ANSYS Workbench e per questo vengono considerati strumenti alternativi nella modellazione CFD. Ognuno di loro può essere utilizzato per una molteplicità di studi sui flussi e sulle strutture, nonché in combinazione con altri solutori per studiare interazioni di tipo meccanico, chimico ed elettromagnetico. Ma andiamo più nel dettaglio per scoprire le differenti caratteristiche di ciascuno.

In Ansys Fluent il riferimento principale per calcolare un volume è la cella della mesh, mentre in Ansys CFX è il nodo della mesh. Dunque, ciò che ne viene fuori da Ansys CFX è molto più accurato rispetto a quello che viene generato da Ansys Fluent. Allo stesso tempo, però, Ansys Fluent supporta un tipo di elemento poliedrico progettato per compensare questo “offset” rispetto ad Ansys CFX ed ha a disposizione specifici comandi per creare questi elementi basata su una mesh tetra/ibrida.

Ansys Fluent supporta diversi tipi di solutori e due metodi principali di integrazione quali la simulazione stazionaria e la simulazione transitoria. In base alla simulazione da effettuare Ansys Fluent ha delle variabili specifiche che permettono di una notevole flessibilità.

Invece, Ansys CFX utilizza un unico solutore e un approccio di tipo quasi stazionario che consente una convergenza stabile delle soluzioni per la maggior parte dei problemi subsonici e transonici. Dunque, gli utenti che utilizzano Ansys CFX non devono fare una scelta e non devono fare calcoli aggiuntivi di verifica e convalida per identificare il solutore più appropriato alla modellazione.

Che cosa è possibile fare con entrambi i software?

Con Ansys CFX è più facile simulare la dinamica dei flussi all’interno delle turbomacchine utilizzando il modulo Ansys CFX Turbo. Questo modulo fornisce una serie di strumenti che semplificano la creazione di uno progetto per la simulazione di mezzi rotanti in tutte le fasi, dalla costruzione delle pale e dei raccordi delle turbomacchine all’analisi multivariata utilizzando lo strumento Operating Maps.

Ansys Fluent ha al suo interno altri modelli di turbolenza, flussi multifase, flussi reattivi e capacità di integrazione con i pacchetti di simulazione numerica Ansys FENSAP-ICE e Ansys Fluent Icing. Ad esempio, in Ansys Fluent è presente un modello per la modellazione multifase, il VoF-to-DPM:

• consente la simulazione simultanea di flussi stratificati e dispersi durante il calcolo;
• questo tipo di approccio è più veloce e conveniente in termini di tempo e potenza di elaborazione;
• in Ansys Fluent è possibile anche la simulazione di processi di interazione fluido-struttura (FSI) direttamente all’interno dell’interfaccia grafica di Fluent.

Ma, alla fine, perché è difficile scegliere tra i due software?

Ad oggi, entrambi possono essere ugualmente adottati come software predefiniti nei campi di aero-idrodinamica, flusso multifase e chimico. Nonostante questo, però, ciascun software ha le proprie funzionalità adatte al tipo di lavoro che un progettista o un ingegnere dovrebbe eseguire. Ansys CFX generalmente attrae tecnici, progettisti ed ingegneri praticanti che cercano risultati di ricerca CFD rapidi e affidabili, specialmente nel campo delle turbomacchine. Ansys Fluent, invece, viene scelto dagli utenti che studiano i risultati della modellazione CFD con una formulazione prettamente matematica/fisica e vogliono indagare l’accuratezza della soluzione.

E tu quale sceglieresti?

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Ansys CFX è un software di fluidodinamica computazionale (CFD) con prestazioni elevate che offre soluzioni affidabili ed accurate. È conosciuto per la sua puntuale precisione, robustezza e velocità nella simulazione di turbomacchine quali pompe, compressori e turbine a gas e idrauliche.

Ansys CFX viene utilizzato dagli ingegneri per risolvere le sfide più complesse nelle applicazioni delle turbomacchine. Il risolutore e i modelli sono racchiusi in un’interfaccia utente moderna, intuitiva e versatile arricchite da capacità di personalizzazione e automazione tramite file di sessione, scripting e un potente linguaggio di espressione. Il software CFD si presta per calcoli ad alte prestazioni che aiutano a velocizzare le simulazioni di pompe, ventole, compressori e turbine. Inoltre, è considerato lo strumento più affidabile per ottimizzare il design delle pale o per la modellazione avanzata dei materiali.

Caratteristiche

Ecco alcune delle principali caratteristiche di Ansys CFX:

1. Mappe di prestazione: Ansys CFX consente di creare mappe operative complete attraverso un singolo file che genera tutti i risultati necessari come se fossero una singola simulazione.
2. Cavitazione senza parametri empirici: Ansys CFX adotta un nuovo approccio alla modellazione della cavitazione usando un modello di cambiamento di fase di equilibrio. Esso si basa sulle proprietà dei materiali così da prevedere la cavitazione senza la necessità di adottare parametri di modelli empirici. Inoltre, fornisce una soluzione fisicamente realistica, come ad esempio la variazione della pressione di vapore dovute a variazioni di temperatura.
3. Analisi armonica: con il software di Ansys è possibile effettuare un’analisi armonica che fornisce soluzioni rapide a casi di flussi periodici transitori. Prendiamo come esempi la simulazione di ventole sotto disturbi in entrata e in uscita, e la modellazione di flussi asimmetrici in compressori radiali o turbine.

Funzionalità

Gli ingegneri utilizzano le avanzate capacità di simulazione fisica di Ansys CFX per risolvere i problemi più complessi in materia di turbomacchine. Questo software è stato sottoposto a continui test che certificano la sua affidabilità e precisione. Grazie a questo, gli ingegneri potranno avere maggiore tempo da dedicare alle rifiniture del prodotto servendosi di configurazioni turbo semplificate e di strumenti di progettazione delle lame.

• Installazione e post Turbo semplificati
• Metodi transitori di Blade Row
• Modelli di interazione rotore-statore
• HPC altamente scalabile

Ansys CFX è lo strumento che ti permette di risparmiare tempo e denaro sia che si tratti di ottimizzare il design delle pale sia che si tratti di modellare più precisamente i materiali.

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