PHOENICS简介

1 PHOENICS简介

PHOENICS 软件是英国CHAM 公司开发的模拟传热、流动、化学反应、燃烧过程的通用CFD 软件，已经有30 多年的历史，是世界上第一套计算流体力学与计算传热学商用软件，其名字由Parabolic Hyperbolic Or Elliptic Numerical Integration Code Series 几个字母的缩写而来。PHOENICS 提供了直角坐标系、柱坐标系和适体坐标系三套坐标系统，可用于求解一维、二维及三维空间的可压缩或不可压缩、单相或多相的稳态或瞬态流动。

2 PHOENICS的特点

除了通用计算流体/计算传热学软件应该拥有的功能外PHOENICS软件有自己独特的功能：

1、开放性：PHOENICS最大限度地向用户开放了程序，用户可以根据需要任意修改添加用户程序、用户模型。PLANT及INFORM功能的引入使用户不再需要编写FORTRAN源程序，GROUND程序功能使用户修改添加模型更加任意、方便。

2、CAD接口：PHOENICS可以读入任何CAD软件的图形文件。

3、MOVOBJ：运动物体功能可以定义物体运动，避免了使用相对运动方法的局限性。

4、大量的模型选择：20多种湍流模型，多种多相流模型，多流体模型，燃烧模型，辐射模型。

5、提供了欧拉算法也提供了基于粒子运动轨迹的拉格朗日算法。

6、计算流动与传热时能同时计算浸入流体中的固体的机械和热应力。

7、VR（虚拟现实）用户界面引入了一种崭新的CFD建模思路。

8、PARSOL（CUT CELL)：部分固体处理。

9、软件自带1000多个例题，附有完整的可读可改的原始输入文件。

10、PHOENICS专用模块

3 PHOENICS的基本结构

PHOENICS软件由前处理模块、计算模块和后处理模块组成。

SATELLITE为PHOENICS 的前处理程序，主要功能是将用户关于某一特殊流动模拟的指令翻译成EARTH 能够懂的语言，通过数据文件将信息传送给

EARTH。SATELLITE 含有子程序SATLIT，由FORTRAN 语言编写，供那些用FORTRAN 语言编写输入文件的用户使用。使用PHOENICS 进行流动模拟，

需用户自己确定模型和公式，描述流动模拟的语句可以通过在快速输入文件Q1 文件中使用PHOENICS 输入语言PIL 语句编写，或者在SATLIT 和GROUND 中使用FORTRAN 语句编写。用户也可自己编写子程序，这些子程序由SATILT 和GROUND 调用。SATELLITE可用多种方式接受数据，新版PHOENICS 有四种前处理方式：VR（虚拟现实）窗口（VR—EDITOR）、菜单、命令、Fortran 程序。

EARTH为PHOENICS 的计算理模块，含了主要的流动模拟程序，是软件真正进行模拟的部分，它需要用户在SATELLITE中对程序发出指令。EARTH 包含一个随具体问题而定的部分即子程序GROUND。当用户定义自己特殊的特性时，GROUND 含有在EARTH进行流动模拟时必须运行的那些与问题有关的程

序，是用户扩展EARTH 功能的必要工具。

为显示流体流动模拟生成结果而设计的后处理模块包含四种处理工具。其中PHOTON 是交互式的图形程序，使用户可以创建图像以显示计算结果，完成各种不同求解区域的可视化作图；AUTOPLOT 也是PHOENICS 的一种图形程序，主要用于计算结果的线型图形处理，便于模拟计算结果与实验结果或分析结果的比较分析；VR 图形界面系统也可用于显示计算结果，称之为VR—VIEW；此外，数值模拟结果也可生成RESULT文件，便于用户采用其它手段分析处理。

4 PHOENICS基本理论

1）.通用形式的微分方程

该软件的数学基础与其他CFD软件相同，即描述流体流动的一组微分方程。

它包含有热、质传递、流体流动、湍流，即：

2）.计算区域与控制方程的离散

PHOENICS 采用有限容积法进行区域离散化，其方程离散通用的表达式为：

式中的下角标N、S、E、W、H、L、T 分别代表North、South、East、West、High、Low、Time。

离散格式可选择一阶迎风、混合格式、QUICK 格式等等。

3．求解方法

PHOENICS 采用交错网格法进行控制方程的离散，进行流场计算采用压力与速度耦合的SIMPLEST 算法，对两相流纳入了IPSA 算法（适用于两种介质互相穿透时）及PSI-CELL（粒子跟踪法）。代数方程组的求解可以采用点迭代（Point by point）、块迭代（Slabwise）或整场求解法（Whole－field）。

安全分析是PHOENICS软件一个十分重要的应用领域，其在此方面的应用于已有十五年之久的历史。其可用于通风/排烟分析、消防安全分析、可燃、毒性气体的泄漏分析、污染物扩散分析等方面。而且，PHOENICS应用于消防安全分析的有效性和准确性已被众多的试验所证实。并且已有很多应用实例，如英国伦敦温布利（Wembley）体育场、马德里Xanadu购物中心、美国Memorial 隧道、英国国王十字地铁站等。

PHOENICS软件的FLAIR模块中具由成型的火灾模块，可直接设置火源、风机、洒水喷头等。

利用PHOENICS进行消防安全分析有以下优点：

1）可以设置各种不同的热释放速率曲线；

2）可以模拟多种火灾参数，如能见度、有害气体浓度等；

3）具有多种成熟的实体模型：如火源、普通风机、射流风机、喷头等；

4）建模方便，可以直接从各种CAD软件中导入模型。因此，所建模型可以十分精细，能够很好地反映实际情况；

5）具有丰富的湍流模型，比如各种k-ε模型、prandtl混合长度零方程模等；

6）具有多种燃烧模型：如3 gases mixing、7 gases等模型，以及木材、油类等物质的燃烧模型；