PHOENICS的基本功能

在CFD(计算流体动力学)领域中，有许多著名的软件，PHOENICS就是其中之一。PHOENICS是用于模拟流体流动和热传输的通用分析软件。PHOENICS的英文全称是Parabolic Hyperbolic or Elliptic Numerical Integration Code Series，它是由英国CHAM公司开发的。它可以用来模拟流体流动、传热、化学反应及相关现象。PHOENICS已广泛应用于航空航天、船舶、汽车、暖通空调、环境、能源动力、化工等各个领域。
PHOENICS的基本功能如下：
（1） 求解一维、二维和三维流场；
（2） 求解定常和非定常问题；
（3） 求解层流和多个紊流模型（如R-ε模型，R-ω模型，R –Ω模型，雷诺应力模型RSM等）；
（4） 求解单相流和多个多相流模型（如相间裂缝算法IPSA，代数滑动模型ASM，自由表面模型等）；
（5） 可采用直角坐标系统，柱坐标系统，随体坐标系统BFC。
2．PHOENICS的结构［45］
PHOENICS软件的结构可分为三大模块：Satellite、Earth和Photon，各自功能简介如下：
SATELLITE：是该软件的可视化的前处理器（Preprocessor），主要是对所要模拟的物理问题进行数学物理描述。功能一：用户通过该模块来描述物理模型的形状、尺寸及网格的划分，输入计算中要用到的物理模型的物性参数，选择计算过程监测点；功能二：通过该模块，用户可以结合物理模型来选择合适的数学模型，并选择迭代次数及各物理量的松弛因子，确定要输出的物理量。
在模拟计算之前，用户利用该模块对所模拟的实际物理问题进行描述，即利用数学物理方程或语言对问题进行定义。在PHOENICS中，用户主要从以下几个方面对模拟问题进行定义：
（1） 物理模型的几何属性，如所模拟空间及其中物体的尺寸、形状、位置等。
（2） 材料属性，如处于模拟空间中的流体或固体的热工特性参数等。
（3） 模拟过程的定义，如材料是惰性的还是相互反应的；模拟的流动是紊流还是层流，以及具体采用哪个模型方程进行模拟；是否同时计算流体和固体内部的温度；是否求解固体内部的压力分布。
（4）网格的划分，涉及到网格的疏密，时间步长的选取，为进行方程的离散做准备工作，这部分的工作直接影响到计算的速度、准确性和模拟的经济性。
EARTH：求解器（Solver）。该模块根据前处理器输入的物理模型和数学模型及其参数进行求解计算。整个计算过程可通过可视化监视器，对选定的监测点的每个变量进行实时监测。监视器（Monitor）可以绘出监测点每个物理变量在每次迭代后的计算值，并绘出前后两次迭代计算值之间的绝对误差变化趋势曲线，用户可以根据变量的收敛情况和相对误差的变化情况随时中断计算，并对部分参数进行重新设置，改进计算条件。计算的结果会自动存储到Result文件中。