Ansys Fluent 2025 R1

Ansys 2025R1流體概述

2025R1的產品開發主要在GPU求解器上。以24億網格的DrivAer模型為例，使用320個GH200超級晶片求解只需要六小時的時間。除了在GPU模擬速度上的開發，GPU求解器也可支援更多物理模型。在未來，Fluent的目標將放在能以最少時間處理更多網格。

“Billions of cells, Minutes to mesh, Hours to solve”

另外在CPU求解器上，優化了電池建模的流程及在Fluent Aero中完善空氣力學係數平均功能。而在Ensight的更新中，加強了與 NVIDIA Omniverse 的整合，讓使用者能完成更擬真的後處理。

Fluent GPU加速支援

1. FGM燃燒模型(Flamele-Generated Manifold)

目前的FGM燃燒模型還是以絕熱條件(假設火焰溫度為絕熱)為主，非絕熱FGM在25R1版本中還是在β階段。FGM燃燒模型是為了在燃氣輪機和各種燃燒的應用上提供準確及高效率的求解。

2. Volume of Fluid Method (VOF) [β]

在2025R1中允許用GPU求解VOF模擬。經過比較，兩個A100 GPU比128 CPU核心快大約10倍。大部分的GPU計算可使用單精度(Single Precision)，降低兩倍的記憶體使用率以達到大約40%的速度提升。另外，GPU通常是用更高的Under-Relaxation Factor，可降低所需之迭代數。目前支援滑動網格(Sliding Mesh)、層流及RANS模型。2025R1中用GPU跑VOF還是在β階段，目前的限制如下:

• 只支援等溫(isothermal)計算(ie. Energy Equation必須關閉)
• 不支援包含其他模型的計算(例如: Species transport、DPM和LES)
• 現階段只支援隱性壓縮VOF方案

3. Surface Tension and Wall Adhesion [β]

在毛細數(Ca)或韋伯數(We)較小的VOF模擬中須考慮表面張力係數。此次更新新增連續表面張力模型及牆面附著力的選項。另在牆面邊界層條件的設定中新增牆面附著力的選項。

Free Surface Flow Modeling

       4. Discrete Phase Model (DPM)

       改進了原有的粒子建模，包含粒子在氣相上的質傳(蒸發或沸騰)。

       5.多孔介質(Porous Media)

新增內部(2D)風扇作為邊界條件，並提升porous jump邊界層條件的穩健性。

GPU加速支援-航太領域

1. LES

新增適用於WMLES的壁面函數模型，為簡化版的S-ω WMLES混和函數，在CPU及GPU求解器皆可使用。使在LES的應用中允許更疏鬆的切線方向近壁面網格，降低對平行於壁面的網格敏感度。

移除WALE預設的kappa*d限制器，提升分流的預測結果。若遇到極歪斜或大幅度拉伸的網格，亦可通過在TUI輸入指令手動開啟此限制器。

更新LES溫度邊界層處理，讓CPU和GPU求解的結果更一致，並且讓sublayer和log regions的過度更加平穩。但是若第一層的網格的中心在buffer layer中，可能會改變GPU的計算結果。

2. S2S輻射模型

在新的GPU流程中，不須直接計算view factors，啟用輻射模型後直接定義各表面的發射率即可。新增Split-angle選項(目前只適用TUI啟用)，啟用後可避免特徵被清除。新增支援週期性邊界條件及輻射(共形及非共形)。主要適用於電子散熱及汽車引擎室熱管理的應用。

3. 能量模型(Energy Model)

在2025R1中從曾經只須計算總能量(Total Energy)更改為在總能量及熱能量(Thermal Energy)間做自動切換，以提高計算穩定性。

4. Ideal Gas

在2025R1中，將密度設為理想氣體時，可利用溫度計算比熱容量。

Figure. Specific Heat Capacity can now depend on Temperature

5. Viscous Heating

可壓縮流在2025R1中可啟用黏滯加熱(Viscous Heating)選項。

6. FWH(Ffowcs Williams-Hawkings)

新增混合式求解(CPU: 聲音訊號; GPU: 流體)，主要針對渦輪機動葉片、噴射噪音、風扇聲音及自由流場噪音的應用。

Fluent User Interface Update

1. 瞬態後處理功能(Transient Post-Processing)

新介面，目前(25R1)只支援靜網格。

• Timestep Selector: 匯入dat檔後可選擇所有瞬態結果。
• Transient Animation: 製作瞬態動畫。

Transient Post-Processing

• Result Comparison: 比較不同時間步長的結果。

Figure. Transient Post-Processing Result Comparison

2. 以多選的方式開啟後處理圖像視窗
   (在舊的版本中須個別開啟視窗。)

Multiple Graphics Objects

3. 較易讀的Setup設定輸出

適用.html及.txt附檔名輸出，讓在比較參數設定時更加方便。

Figure. New Export Settings Format

4. 新的API: OpenGL2 Mesa

讓無高階GPU的使用者可以做出更高品質的圖像輸出，包含透明化處理和光線追蹤。但因無硬體加速相較於OpenGL2及DX11速度稍慢。

OpenGL2 Mesa Example

Fluent Meshing

1. Watertight Meshing (WTM)

在建立邊界層網格時，若有無效的網格法線，可利用Create Spheres的方式更正。

Figure. Sphere Creation at Invalid Normals

體網格的部分在Generate Volume Mesh中新增Auto-order controls和Invoke Stair Step選項可提高網格建立成功率，而透過Min aspect ratio，使用者可控制體網格的形狀比。在Add Thin Volume Meshing Controls中新增自動偵測及處理薄網格區域功能。[β]

2. Fault Tolerant Meshing (FTM)及快速八元樹(Rapid Octree)

在Define Geometry and Flow中新增包膜方式: Prime Wrapper，以加速網格生成。[β]

Figure. Prime Wrapper vs Standard Wrapper

在Mesh Coarsening中新增Smooth Mesh Coarsening選項，可生成較有效率的網格分布。

Figure. New Smooth Mesh Coarsening Option

電化學

1. 電池模型設定

Variable-Based Connection的電池連接設定取代原有的Zone-Based Connection。在多電池連接的讀寫上有明顯加速。下表以電池數:416(16s26p)、網格數:2,189,189的模型為例。

Table. Variable-Based(New) & Zone-Based Connections(Old) Comparison

另外，若以Virtual Connection設定電池連接，使用者在重開Fluent專案後，捨去掉原本需要的Connection Input File，Fluent會直接將相關資訊儲存在.cas檔。

2. 電導率設定

新增Cylindrical-orthotropic、orthotropic及anisotropic選項。

Fluent Aero

在25R1中更新了空氣力學係數平均功能，可選擇利用功率譜密度（Power Spectral Density-PSD）及移動平均或是指定使用對最後幾次計算做簡單平均。

Figure. Aerodynamic Coefficients Averaging in Fluent Aero