數(shù)值模擬方法介紹

數(shù)值模擬也叫計(jì)算機(jī)模擬。它以電子計(jì)算機(jī)為手段，通過數(shù)值計(jì)算和圖像顯示的方法，達(dá)到對工程問題和物理問題乃至自然界各類問題研究的目的。 節(jié)約時間、成本

數(shù)值模擬的基本步驟

（1）建立數(shù)學(xué)模型--基本守衡方程

（2）建立物理問題模型--前處理建模

（3）離散方程--選擇離散方法和格式

（4）求解方程--選擇求解算法

（5）編制、調(diào)試程序

（6）研究結(jié)果--后處理

（7）改進(jìn)模型或提出指導(dǎo)方案

二維熱傳導(dǎo)

Conductivity = 52W/m/oC

Film coefficient = 750W/m2/oC

Boundary conditions:

= 100oC C along AB

Heat flux = 0 along DA

Convection to ambient temperature of 0oC along BC and CD

Objective:

Find q at E

Target solution: 18.3oC at E

使用軟件分析的優(yōu)勢

三種數(shù)值分析方法：有限元方法，有限差分，有限體積方法

有限元分析是對結(jié)構(gòu)力學(xué)分析迅速發(fā)展起來的一種現(xiàn)代計(jì)算方法。

有限元分析軟件目前流行的有：ANSYS、ADINA、ABAQUS、MSC四個比較知名比較大的公司。

有限元軟件的對比

ANSYS是商業(yè)化比較早的一個軟件，目前公司收購了很多其他軟件在旗下。

ABAQUS專注結(jié)構(gòu)分析，目前沒有流體模塊。

MSC是比較老（1963）的一款軟件目前更新速度比較慢。

ADINA是在同一體系下開發(fā)有結(jié)構(gòu)、流體、熱分析的一款軟件，功能強(qiáng)大但進(jìn)入中國時間比較晚市場還沒有完全鋪開。

結(jié)構(gòu)分析能力排名：

ABAQUS、ADINA、MSC、ANSYS

流體分析能力排名：

ANSYS、ADINA、MSC、ABAQUS

耦合分析能力排名：

ADINA、ANSYS、MSC、ABAQUS

性價(jià)比排名：

ADINA，ABAQUS、ANSYS、MSC

ANSYS與ABAQUS的對比

應(yīng)用領(lǐng)域

1. ANSYS軟件注重應(yīng)用領(lǐng)域的拓展，目前已覆蓋流體、電磁場和多物理場耦合等十分廣泛的研究領(lǐng)域。

2. ABAQUS則集中于結(jié)構(gòu)力學(xué)和相關(guān)領(lǐng)域研究，致力于解決該領(lǐng)域的深層次實(shí)際問題。其強(qiáng)大的非線性分析功能在設(shè)計(jì)和研究的高端用戶群中得到了廣泛的認(rèn)可

求解器功能

（1）對于常規(guī)的線性問題，兩種軟件都可以較好的解決，在模型規(guī)模限制、計(jì)算流程、計(jì)算時間等方面都較為接近。

（2）ABAQUS軟件在求解非線性問題時具有非常明顯的優(yōu)勢。其非線性涵蓋材料非線性、幾何非線性和狀態(tài)非線性等多個方面。

綜合性能對比

1. ANSYS軟件的命令流操作非常方便，對于結(jié)構(gòu) ? ? 循環(huán)優(yōu)化方面比較有優(yōu)勢，但目前還只是局限于線性方面，非線性方面功能很差而且基本沒有；

2. ABAQUS軟件則在顯式非線性方面有些特色，但隱式非線性方面比不上ADINA，且不具備流體的功能

3. ADINA軟件則在結(jié)構(gòu)非線性及多物理場耦合方面非常出色，是全球非線性功能強(qiáng)大的有限元軟件之一，而且具有全球好的流固耦合分析功能。