ANSYS 2021 R2 全流程多物理场工程仿真分析软件

ANSYS 2021 R2（官方内部版本号：Release 21.2）是美国 ANSYS 公司于 2021 年 7 月 20 日推出的工程仿真软件重大版本迭代，构建了更完整的全流程多物理场仿真生态与系统工程工作流Ansys。软件以 Workbench 为核心集成平台，无缝整合结构力学、流体动力学、电磁学、热分析、声学、燃烧、断裂力学等多学科仿真能力，实现从几何建模、网格划分、求解计算到结果后处理的全流程闭环。ANSYS 2021 R2 特别强化了多级循环对称分析、HFSS SBR + 雷达仿真、Python 脚本自动化与系统级安全分析能力，内置完整材料库与求解器库，兼容主流 CAD 软件（Creo、SolidWorks、CATIA 等）双向参数链接，是航空航天、汽车制造、电子设备、能源动力、医疗器械等行业研发设计的核心工具，为产品性能验证、故障预测与优化设计提供科学依据。

项目流程图交互体验优化，数据关系与分析状态直观呈现，操作效率提升 30%

CAD 双向参数链接功能强化，模型变更自动同步至仿真环境，减少重复建模

多物理场耦合分析流程简化，结构 – 热 – 流体 – 电磁多场联动更流畅

新增 LS-DYNA、Discovery 3D、Sherlock 电子可靠性软件集成，覆盖更多工程场景Ansys

Python 脚本自动化功能嵌入，支持模型操作与流程自动化，提升工作效率Ansys

数据可视化仪表盘与专用库优化，提供可信数据源快速访问，提升材料管理效率

密度基求解器优化，高速流动（马赫数 30+）计算速度提升 5 倍，反应源项处理改善

动态网格技术升级，支持更复杂流固耦合场景，收敛性大幅提升

嵌入式窗口布局直接保存到案例与数据文件，后处理更高效

修改案例设置视图功能，可对比修改设置与默认设置差异，避免遗漏关键参数

DCC 化学加速法扩展至稳态流动模拟，与 ISAT 结合提升燃烧仿真效率

λ² 准则与压力时间导数（dp-dt）后处理优化，精准分辨湍流涡与辐射声模式

多级循环对称功能新增，简化周期模态和结构分析，运行时间最高缩短 50 倍

耦合场声学分析扩展，支持独立声学物理与结构 – 声学耦合物理仿真storage.ansys.com

非线性分析收敛性优化，接触算法稳定性增强，大变形问题求解更可靠

疲劳分析模块扩展，支持多轴疲劳、热疲劳与随机振动疲劳评估

网格划分算法升级，复杂几何自适应网格生成，精度与效率平衡提升

Python 脚本嵌入功能，支持用户自定义自动化流程，适配批量分析场景Ansys

HFSS SBR + 求解器强化，高效仿真非均匀电介质结构（天线罩、透镜、汽车保险杠）Ansys

HFSS Phi Plus 网格技术升级，3D 封装仿真速度大幅提升，支持键合线、焊球与 3D 组件

Maxwell 低频电磁场仿真优化，2D skew 设计能力提升，支持 V 形与自定义 skew，NVH 多物理场增强Ansys

Q3D Extractor 寄生参数提取精度强化，支持 PCB 板与芯片封装寄生效应分析

SIwave 信号完整性分析扩展，解决高速电路信号失真与电源完整性问题

新增电磁 – 热 – 结构多场耦合分析流程，适配电子设备散热与可靠性评估

光学仿真网格分割速度提升 20 倍，区域网格分割更提高达 100 倍，生产力显著改善

半导体应用仿真优化，支持纳米级芯片设计到系统级封装的全流程分析

材料库更新，提供最新供应商数据表（SDSs），确保受限材料合规使用

热 – 应力 – 电磁多物理场耦合分析流程简化，适配半导体器件可靠性评估

系统工程工作流优化，整合多种工程工具与学科，帮助利益相关者理解子系统交互Ansys

数字孪生组件复用特性增强，支持跨项目数据共享与管理Ansys

合规举措优化，确保产品符合行业安全标准（ISO 26262、DO-178 等）Ansys

故障模式、影响及诊断分析（FMEDA）功能扩展，覆盖完整产品生命周期风险评估

ANSYS 2021 R2 核心操作环境，提供项目管理、数据集成与多物理场协同框架

自动管理项目数据与应用程序，实现仿真驱动设计的全流程管控

支持参数化优化设计，自动迭代求解最优设计方案

无缝集成所有 ANSYS 模块，统一界面操作，降低跨模块学习成本

提供丰富的二次开发接口（ACT）与 Python 脚本支持，用户自定义功能扩展更灵活Ansys

处理复杂流动、传热及化学反应的行业标准工具，支持单 / 多相流、燃烧与旋转机械模拟

湍流模型库全面，涵盖 k-ε、k-ω、SST、LES 等主流湍流模型

用户自定义函数（UDF）支持 C 语言编程，实现特定物理过程建模

适配航空发动机、汽车外流场、换热器、水泵等流体工程场景

支持并行计算，万亿网格规模流动问题高效求解

嵌入式窗口布局功能，提升后处理效率，支持多视图并行操作

线性 / 非线性静力学、模态分析、瞬态动力学、疲劳分析、屈曲分析全流程覆盖

提供稀疏直接求解器、预条件共轭梯度求解器等多种方程求解器

适配桥梁、建筑、机械零件、汽车底盘等结构强度与刚度评估

支持热 – 结构耦合分析，模拟温度变化引起的热应力与热变形问题

多级循环对称功能，适配涡轮机、压缩机等周期结构高效分析

耦合场声学分析，适配汽车 NVH、航空航天声学优化等场景storage.ansys.com

整合 HFSS、Maxwell、Q3D Extractor、SIwave 等黄金标准电磁工具

HFSS：高频电磁场仿真，适配天线、雷达、微波器件设计，SBR + 求解器适配电大尺寸问题Ansys

Maxwell：低频电磁场仿真，用于电机、变压器、传感器设计优化，2D skew 设计能力提升Ansys

Q3D Extractor：寄生参数提取，支持 PCB 板与芯片封装寄生效应分析

SIwave：信号完整性分析，解决高速电路信号失真与电源完整性问题

加入 Workbench 集成平台，支持早期设计阶段快速仿真，实时评估设计方案可行性Ansys

几何建模与仿真分析一体化，无需切换软件即可完成设计 – 验证循环

AI 辅助设计优化，自动推荐设计参数，缩短概念设计周期

适配产品创新设计，快速对比多方案性能差异

加入 Workbench 集成平台，提供电子组件可靠性分析与预测Ansys

支持 PCB 板级与系统级可靠性评估，适配电子产品生命周期管理

与 Electronics Desktop 无缝集成，实现电磁 – 热 – 可靠性多物理场协同分析

系统：64 位 Windows 10 专业版 / 企业版（Windows 11 兼容）

处理器：Intel/AMD 四核 3.0GHz 以上

运行内存：16GB 及以上（单物理场基础分析）

硬盘空间：50GB 可用空间，预留 100GB 存放仿真数据

显卡：2GB 显存专业显卡（NVIDIA Quadro 系列优先），支持 OpenGL 4.5 协议

显示器：1920×1080 分辨率

额外说明：需安装 Microsoft .NET Framework 4.6.2 及以上版本

系统：64 位 Windows 10/11 专业版 / 企业版

处理器：Intel Xeon 或 AMD 锐龙 9 八核及以上

运行内存：32GB 起步，复杂多物理场仿真建议 64GB-128GB

硬盘：512GB 及以上 PCIe 固态硬盘（NVMe 优先），提升 IO 性能与临时文件读写速度

显卡：NVIDIA Quadro RTX 4000 及以上 8GB 显存专业显卡

显示器：双屏高清显示，支持多视图并行操作

网络：稳定宽带，支持许可证服务器连接与远程协同

内置官方简体中文、英文等多语言界面，一键自由切换

全中文菜单、中文操作提示、中文帮助文档，原生完整汉化

无需额外加载语言包，规避汉化乱码问题

工作目录建议使用英文路径，提升运行稳定性与求解效率

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Ctrl+Alt+G：网格质量检查

Ctrl+Alt+D：网格密度控制

Ctrl+Alt+S：网格尺寸设置

Ctrl+Alt+P：周期对称网格设置

Ctrl+S：静态结构分析设置

Ctrl+M：模态分析设置

Ctrl+T：热分析设置

Ctrl+D：动力学分析设置

Ctrl+F：疲劳分析设置

Ctrl+B：屈曲分析设置

Ctrl+A：声学分析设置

Ctrl+F：流体分析类型设置

Ctrl+V：速度边界条件设置

Ctrl+P：压力边界条件设置

Ctrl+T：温度边界条件设置

Ctrl+R：辐射模型设置

Ctrl+K：化学反应模型设置

Ctrl+E：嵌入式窗口设置

1 启动 ANSYS 2021 R2 Workbench，新建电磁仿真项目，添加 HFSS SBR + 模块Ansys

2 导入汽车整车 CAD 模型，使用 DesignModeler 简化几何，保留雷达、天线罩与车身关键结构

3 进入 Meshing 模块，生成 500 万网格，雷达区域加密至 0.5mm，网格质量≥0.90

4 切换至 HFSS 模块，设置频率范围 77GHz（汽车雷达常用频段），定义辐射边界条件Ansys

5 启用 SBR + 求解器，设置非均匀电介质天线罩材料属性（相对介电常数 3.0，损耗角正切 0.001）

6 运行仿真，计算雷达发射信号的传播路径、反射强度与接收灵敏度

7 优化雷达安装位置与天线罩设计，降低车身反射干扰，提升雷达探测精度

1 新建结构力学分析项目，导入涡轮机单级叶片 CAD 模型

2 使用多级循环对称功能，设置 36 级循环对称，定义对称边界条件

3 网格划分采用四面体网格，叶片尖端加密至 0.2mm，确保应力集中区域模拟精度

4 定义材料属性，设置弹性模量 210GPa，泊松比 0.3，屈服强度 800MPa

5 施加载荷与边界条件，模拟实际工作转速（15000rpm）与气流压力载荷

6 运行仿真，分析叶片应力分布、变形量与固有频率

7 优化叶片厚度分布与圆角设计，降低应力集中，提升疲劳寿命

1 新建多物理场耦合分析项目，导入手机整机 CAD 模型，包含 PCB 板、芯片与外壳

2 使用 Electronics Desktop 平台，选择 HFSS 高频电磁仿真模块与 Mechanical 结构模块Ansys

3 定义材料属性，PCB 板为 FR-4，外壳为铝合金，芯片为硅材料，电池为锂离子材料

4 设置频率范围 800MHz-6GHz，覆盖主流移动通信频段，定义热边界条件（环境温度 25℃）

5 启用电磁 – 热 – 结构耦合分析流程，设置数据传递接口与耦合步长

6 运行仿真，计算电磁辐射分布、温度场与结构变形

7 优化 PCB 板布局与散热设计，降低电磁干扰与温度，提升设备可靠性

ANSYS 2021 R2 Win64 作为 2021 年发布的工程仿真标杆版本，全面强化了多物理场仿真能力，在流体、结构、电磁、光学四大核心领域实现技术突破，新增多级循环对称分析、HFSS SBR + 雷达仿真、Python 脚本自动化等重磅功能，为航空航天、汽车、电子、能源等行业提供了高效可靠的仿真解决方案。软件以 Workbench 为协同平台，实现 CAD – 仿真 – 优化全流程一体化，兼容主流工程软件格式，支持并行计算与二次开发，是工程技术人员进行产品研发、性能验证与创新设计的必备工具。其稳定的求解器、丰富的物理模型与高效的后处理能力，使其成为工程仿真领域的经典版本，至今仍广泛应用于各类工程场景，为产品质量提升与研发周期缩短提供坚实保障。