CFD-FASTRAN 是应用在空气动力学和气体热力学领域的先进商业CFD软件，它特别适合在航空、航天、兵器、船舶工业中应用。CFD-FASTRAN采用先进的多体动力学模型模拟复杂的航空、航天工业问题，包括导弹发射、机动和级间分离，飞行器飞行动力学和外挂物投放。这些复杂应用通过耦合基于密度的可压缩Euler方程、Navier-Stokes方程和多体动力学模块、通用有限速率化学反应模块和热非平衡模块实现。

CFD-FASTRAN 采用最新的数值和物理模型，先进的前处理和后处理模块，支持所有的网格技术，包括多块结构化网格、通常的多面体非结构化网格、嵌套/重叠网格和自适应笛卡儿网格。支持大多数常用的数据格式。而且，CFD-FASTRAN 支持所有的软/硬件环境在高性能工作站和 PC 机群上可以进行并行计算。

软件特征

【资料图】

CFD-FASTRAN 是基于密度的可压缩流动有限体积法求解器。求解器采用高阶数值格式和先进物理模型为复杂的工业流动问题提供了有效和精确的解决方法。求解器包括下列特征:

网格类型

多块结构化网格重叠结构化网格通用的非结构网格(单元类型的任意组合，包括六面体、四面体、笛卡尔、棱柱和多面体)

问题类型

欧拉方程、层流和湍流求解器2D，轴对称和 3D定常和非定常亚音速、跨音速、超音速和高超音速流动

数值方法

基于密度的有限体积法Roe格式和Van-Leer 迎风通量分裂格式采用 MUSCL方法、Min-Mod、Osher-Chakravarthy 和 Van Leer 通量限制器将格式扩展到二阶和三阶精度显式多步龙格库塔法、点隐式和全隐式时间积分格式

湍流模型

高雷诺数K -E 湍流模型(包括壁面函数)低雷诺数 k-w 湍流模型*Balwin-Lomax 湍流模型Spalart-Allmaras 湍流模型*Menter 剪切应力输运湍流模型(SST 模型)*这些模型仅适用于结构化网格

化学模型

对于任意组分和化学反应，采用通用的有限速率化学反应多重能量模型，包括热平衡和两温度热非平衡模型两个热力学数据库，包括从 300K 到 6000K 的曲线合数据库和分子数据库表面化学反应模型，考虑完全接触反应、或者附着系数选项

移动体功能

自动嵌套算法处理网格系统之间的相对运动空气动力学模型耦合 6自由度(6-DOF)刚体动力模块，支持常规约束以及模型间的从属关系指定运动模型推力和点火模块用于指定时间相关的边界条件

输出&后处理

可以在用户指定的坐标系、体轴系、或者惯性坐标系下，给出有量纲、或者无量纲的力、力矩、以及速度、加速度和物体位置和方向角。全场求解变量，包括速度、压力、温度、密度和马赫数。如果指定，也可以将其他的变量，如湍流量和组分浓度输出。物体运动历程，包括线位移和角位移、线速度和角速度、线加速度和角加速度.Plot3d 和DTF格式输出

输入&问题设定

通过直观、易用的图形界面设定支持 PEGASUS 孔切割和嵌套输入集成了 MDICE，提供了与其它的 CAD 和 CFD 软件包的接口

模块介绍

CFD-FASTRAN 求解器采用先进的数值格式和物理模型，为航空和航天工业领域空气动力学和气体热力学应用提供了有效和精确的解决方法。

CFD-FASTRAN 求解器包括下列模块:

流体动力学模块

湍流模型模块

热化学模块

自动套网格模块

刚体动力学模块(6-DOF)

指定运动模块

推理和点火模块

力和力矩模块

流固耦合模块(FSI)

CFD-FASTRAN 流体动力学块

CFD-FASTRAN采用基于密度的有限体积法和高阶差分格式求解 Navier-Stokes 方程，可精确预测亚音速、跨音速、超音速和高超音速流动。求解器包括下列突出特点:

定常和非定常计算:

空间格式为 Roe格式 & Van-Leer迎风通量分裂格式采用 MUSCL方法、Min-ModOsher-Chakravarthy和Van Leer通量限制器将格式扩展到二阶和三阶精度

时间积分格式采用显式多步龙格库塔法、点隐式格式和全隐式格式

K-E,K-@,Baldwin-Lomax,Spalart-Allmaras 和Menter-SST 湍流模型

支持多块结构化网格，通用非结构网格(任意单元类型)和嵌套/重叠网格

CFD-FASTRAN 求解器在许多标准算例得到广泛的验证，成功应用于复杂的航空航天应用。

CFD-FASTRAN 模型模块

CFD-FASTRAN 采用先进的湍流模型模拟边界层和分离区内湍流的影响。主要包括下列湍流模型:

高雷诺数 k- e 湍流模型(考虑壁面方程):

低雷诺数k -w 湍流模型*:

Balwin-Lomax湍流模型:

Spalart-Allmaras 湍流模型*

Menter Shear Stress Transport (SST) 湍流模型*

模型仅适用于结构化网格

CFD-FASTRAN 热化学块

CFD-FASTRAN 使用先进的有限速率的化学反应和热力学非平衡方程。该模块具有如下显著特征两个热力学数据库，包括从 300K 到 6000K 的曲线拟合数据库和热非平衡的光谱数据库采用常用的有限速率反应处理任意组分和化学反应。

多重能量模型，包括热平衡和两温度热非平衡模型表面化学反应模型，考虑完全接触反应、或者附着系数选项

CFD-FASTRAN 热化学模块已得到验证，广泛地用于复杂工程流动问题，包括高速导弹，进入式飞行器，及可重复发射飞行器应用(航天飞机)

CFD-FASTRAN自动网格块

CFD-FASTRAN 采用嵌套网格模块处理孔切割和多块网格系统中块的数据交换。该模块的显著特点:

分离的多块网格组成

通过图形界面输入参数，求解器自动执行孔切割。

允许用户设置数据交换层确定孔的尺寸

允许用户设置用于计算模板系数的边缘点的数目

接受 PEGASUS 孔切割数据

CFD-FASTRAN 自动嵌套模块在大量的应用中得到验证，包括外挂物分离，飞行员救生系统，导弹级间分离，发射和机动

CFDFASTRAN 刚体动力学块(6-DOF)

CFD-FASTRAN 采用六自由度 (6-DOF)模块求解刚体运动。六自由度模块(6-DOF)与 N-S 流动求解器耦合进行相对运动物体间的气动力分析

6-DOF 模块的显著特点如下基于 Etkins原理的刚体运动方程与流动求解器完全耦合

允许用户指定与时间、或者距离相关的点力，用五阶多项式或函数表示。

允许用户指定约束和模型的相关性

允许用户指定模型的先后顺序

对于多重区域和表面地广义推力积分

CFD-FASTRAN 指定运动块

CFD-FASTRAN 采用指定运动模能力模拟已知或指定的运动。模块与 NS 方程流动求解器耦合进行物体相对运动时的气动力特性分析。

与流动求解器完全耦合

通过五阶多项式、正弦和余弦多项式，或者时间函数指定位移，速度或者加速度的变化。

可在惯性坐标系或者体坐标系上定义运动模型。

运动模型可以具有相互关联和先后次序

通过图形界面定义输入和输出

CFD-FASTRAN 力和点块

CFD-FASTRAN 采用推力和点火模块来定义推进系统时间相关的边界条件(例如火箭喷嘴).推力和点火模块主要包括下列显著特点:

与时间相关的温度，压力和速度边界条件可从用户提供的文件中读取

在应用力和力矩，刚体动力学 6-DOF 模块中，自动计算推力

多个模块可同时使用或顺序使用

通过图形界面进行模块定义

CFD-FASTRAN力块

CFD-FASTRAN 用灵活的和易用的模块处理力和力矩数据的输出。力和力矩模块包括下列显著特征:

用户可以选择计算整个模型或者部分模型的力和力矩

可在惯性坐标系、体坐标系、或者用户定义的坐标系内计算力和力矩

根据用户提供的数据，进行有量纲输出和无量纲输出

CFD-FASTRAN 流固耦合模块

CFD-FASTRAN 给出了流固耦合(FSI)问题的解决方案，尤其是气动弹性问题。流固耦合模块包括如下特点:

采用 N-S方程进行流动求解

结构动力学用三维有限元方法进行分析

结构控制的实现采用压电激励的有限元分析方法

流体和结构动力学界面始终一致

采用无限插值算法模拟由于结构弹性导致网格变形

通过 MDICE实现各个分析模块之间的数据交换同步

通过图形界面进行模块定义