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计算流体力学仿真

计算流体力学 (CFD) 仿真基于 Navier-Stokes 方程,用于描述流体的运动。

什么是计算流体力学?

计算流体力学仿真涉及使用力学基本定律、流体力学控制方程和建模,以数学方式表述物理问题。公式化后,计算资源使用数值方法使用 CFD 软件求解方程,以获得所涉及 物理属性的近似解。

计算流体力学模拟基于纳维-斯托克斯方程,用于描述流体的运动。CFD 仿真的准确度取决于模型的保真度,使用近似值和假设,配以实验验证和计算资源。必须表征计算流体力学仿真的不确定性和误差,以便将其用作设计和分析的有效工具。

预测流体行为及其与周围环境——实验、分析和数值环境的交互作用,主要有三种途径。计算流体力学是使用计算方法和硬件模拟稳态和非稳态流体运动的数值方法。

计算流体力学是一种成熟的方法,通常用于替代或补充实验和分析方法,以帮助日常产品的工程设计和分析。

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多物理场计算流体力学仿真软件截图。
来自 Simcenter STAR-CCM+ 软件的计算流体力学 (CFD) 仿真可视化。

利用跨学科的 CFD 仿真

浏览此解决方案指南,了解有关 Simcenter 流体和热解决方案的更多信息。

发现优势

计算流体力学是一种成熟的方法,通常用于替代或补充实验和分析方法,以帮助日常产品的工程设计和分析。与原型设计和实验相比,CFD 仿真具有以下优势。

提高性能

通过计算流体力学仿真,您可以快速分析和探索提高产品性能的工程可能性。

时间缩短

与构建和测试方法相比,CFD 仿真可帮助您更快地将优化的产品设计推向市场。

降低成本

利用计算流体力学,与传统的基于原型的设计流程相比,您可以显著降低产品开发成本。

CFD 仿真过程中的步骤

无论使用何种软件,所有计算流体力学仿真都遵循这些通用步骤。

Simcenter STAR-CCM+ 软件的网格划分图。

Preprocessing

预处理阶段包括创建几何形状并为 CFD 仿真做好准备。在称为网格划分或网格生成的过程中,CFD 工具将域分解为小体积/单元。用户应用流动条件、流体特性和初始边界条件。

CFD 仿真软件开始使用 CFD 求解器迭代求解离散化方程。

Solving

CFD 仿真软件开始使用 CFD 求解器迭代求解离散化方程。这一步骤需要大量时间和计算资源。对于复杂仿真,越来越多的企业开始诉诸于云计算,这是针对此问题经济实惠的解决方案。

在 GPU 上运行 Simcenter STAR-CCM+ 的好处的表示提供了计算流体力学 (CFD) 功能,以便在对复杂性进行建模时更快地进行。

Postprocessing

一旦求解完成,下一步就是使用报告、监控、绘图、2D/3D 图像和动画定性定量地对仿真结果进行分析和可视化。此阶段还包括对结果的验证和确认。

多物理场计算流体力学

现代计算流体力学不仅仅是模拟和预测流体流动和热传导行为的能力。如今,CFD 已嵌入到多学科计算机辅助工程 (CAE) 环境中,使工程师能够对各种与流体相关的物理场进行建模,从反应流到气动声学,从多相流到粒子动力学,从电子冷却到空气动力学,并将它们与相关的流体力学紧密耦合。在产品日益复杂、需要整体跨域工程以实现出色性能的世界中,这一点至关重要。

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常见问题解答

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点播在线研讨会 |重新定义计算流体力学仿真中的可能性艺术。

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播客 |Simon Fischer博士带来计算流体力学的过去、现在和未来。

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