Ansys Fluent：CFD 创新史

在计算流体动力学 (CFD) 领域，Ansys Fluent 拥有辉煌的历史，自 1980 年代初期在谢菲尔德大学大楼的几人努力下崭露头角，成为首个将图形用户界面与非命令行流程融合于商业 CFD 软件中的重大创新。Fluent 的采用在其行业迅速增加，最终在 2006 年被 Ansys 公司收购，自此，Ansys 不断将其技术和性能推向新的极致，助力工程师攻克流体动力学设计中最具挑战性的障碍。

在 Fluent 的旅程中，一系列关键性创新证明了其技术领先地位。例如，在 2014 年，Fluent 引入了基于图形处理单元 (GPU) 的计算加速器概念，结合 NVIDIA AmgX 求解器，标志着业界 GPU 技术在 CFD 应用中的重要里程碑，预示了未来 FPX 解决器的强大能力，该解决方案最终在 2022 年成为首个提供非结构化有限体积、完全独立迭代的多 CPU/GPU 求解器的商业 CFD 领域核心技术，一举打破传统求解器的性能上限，彻底改变了流体动力学模拟格局。

这一系列创新的亮点涵盖了以伴随求解器（Adjoint Solver）驱动的智能设计优化（2014年），Fluent 使用该技术在设计阶段实现更为直观且紧凑的流程路径，整合尖端优化框架，让设计人员能够对参数进行多层次分析，驱动性能的飞跃。

又一次引人注目的创新出现在 2016 年，当时 Fluent(MAXwell™）冲破172,000个内核的性能壁垒，这一突破拓展了商用软件在超大规模并行计算中的应用领域，为组织提供了以更高速度模拟创新和突破性产品原型的工具，提高了生产效率和成本效益。

2017年，通过推出专利拥有的多面体非结构化网格自适应（PUMA）技术，Fluent 进一步优化了网格建模和精细化，允许工程师在保持总体模拟效率的同时，针对流场中的关键细节进行局部网格优化，显著提高了模拟准确度。西方公司Stoffel 在比利时轨道交通决策中展示了 PUMA 技术，成功将其用于列车气动升力平衡和阻力分析，体现了这项技术在实际工程应用的潜力。




同年，Fluent 将应力混合涡模拟（SBES）推广应用，专门针对大涡模拟（LES）和雷诺平均纳维斯托克斯（RANS）模型间的困境，实现了一种新的稳态流量混合模型，确保在优化近壁区域的细节和降低远壁区域复杂性之间找到平衡点，使得工程师能够更准确地构建高性能多尺度涡流模拟模型。

在设计流程自动化领域，Fluent 提出了 Mosaic 网格划分作为一种强大的解决方案，有效提高了复杂几何体中网格过渡的智能性，通过自动连接不同类型的网格，提高了模拟效率和模拟质量。2018年，依托 Mosaic 网格划分，Ferrari Competizioni GT 在汽车竞争中实现了将仿真性能提高300%，生动演绎了 Fluent 在新领域应用的突破性感知。

针对多相流体的应用，Fluent在2018年首次讨论了流体体积（VOF）到离散粒子方法（DPM）的转换模型，入选当年技术突破。这一模型不仅加速了喷雾破碎流体的动力模拟，同时展示了行业内的技术领先。

同年，Fluent 跨越在电池领域填补空白，通过连续模拟电池的充放电过程中锂离子的动态仿真，实现电池全尺寸系统的商用级解决方案，标志着在电动车领域推动能源解决方案的技术进步。

进入2019年，GEKO 紧致流体动力学模型作为可调节参数的关键引入，赋予流体动力学模型以前所未有的灵活性与适应性，使工程师能够根据特定应用场景精准调整系数，以此达到与实验观测数据匹配，创造出更高效、可适用多尺度模拟的专业级模型，体现了Ansys在创新成果上的卓越表现。

2020年，Fluent 将焦点投向 AIAD 方法与基于欧拉原理的多相流模拟场景，通过使用 AIAD 加速在技术研发，实现了模拟领域内的突破性创新，再一次将仿真模拟推向前沿。同时，电池 3D 电化学仿真技术，是Fluent 在能源存储系统领域展开颠覆性探索的一次完美实践，展示出公司不断探索新科技解决方案的实力。

到了 2021 年，Fluent 将又一次的双向过渡技术引入 VOF 与 DPM 模型之间，为复杂多相流体动力模拟开辟了更为灵活和高效的新天地，同时优化 AI/ML 算法针对 GEKO 模型参数的自动调整，这不仅是Fluent 在 AI 和 CFD 领域协同创新的里程碑，更是推动工程设计和转型的关键一步。

2022年对 Fluent 来说，是 GPU 技术的重大飞跃，LIVEGX 多 GPU 求解器的推出带动了高效率和并行计算的新阶段。面向数以千计 CPU 核心的强大性能，Fluent 在实时 CFD 和工业级仿真中实现了性能的全面优化，确保了更高的解决方案精度、更低的硬件成本和能源消耗。与此同时，通过 PyFluent 开源库的加入，Ansys.DataFrame 和 Python 的强大能力实现了相融合，为开发者和科研工作者开辟了更多探索可能的空间。



系列创新不仅是 Fluent 自身发展史上的亮点，还体现了 Ansys 在推动行业创新和性能提升各方面所作出的不懈努力与前瞻思考。这些技术突破不仅深化了对流体动力学问题的理解，而且为工程师解决当今复杂挑战提供了切合实际的解决方案。随着技术的继续进化，Fluent和Ansys将持续引领C