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计算流体力学仿真

计算流体力学 (CFD) 仿真基于纳维-斯托克斯方程,用于描述流体运动。

什么是计算流体力学?

计算流体力学仿真涉及机械基础定律的使用,控制流体动力学方程和建模,以便为物理问题制定数学公式。公式一旦制定,计算资源将使用数值方法求解方程,使用 CFD 软件获得相关物理属性的近似解算方案。

计算流体力学仿真基于纳维-斯托克斯方程,用于描述流体运动。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。在计算流体动力学仿真中,为不确定性和错误定性至关重要,这样就能用作设计和分析中的有效工具。

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。计算流体力学指的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。

计算流体力学是经常用于替代或补充实验和分析方法来辅助日常产品工程设计和分析的公认方法。

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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) 仿真示意图。

跨学科利用 CFD 仿真

浏览此解决方案指南,详细了解 Simcenter 流体和热仿真解决方案。

发现优势

计算流体力学是经常用于替代或补充实验和分析方法来辅助日常产品工程设计和分析的公认方法。与原型制作和实验相比,CFD 仿真具有以下优势。

提高性能

计算流体力学仿真使您能够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 仿真可以帮助您更快地将优化的产品设计推向市场。

降低成本

与基于原型的传统设计流程相比,利用计算流体力学可以显著降低产品开发成本。

CFD 仿真流程步骤

无论使用何种软件,所有计算流体力学仿真都遵循以下这些通用步骤:

Simcenter STAR-CCM+ 软件的网格划分图。

预处理

预处理阶段包括创建几何并为 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/单元。用户应用流条件、流体属性和初始边界条件。

CFD 仿真软件开始使用 CFD 求解器迭代求解离散化方程。

求解

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。

图片表示在 GPU 上运行 Simcenter STAR-CCM+ 的优势提供了计算流体力学 (CFD) 功能,可在复杂性建模时加快速度。

后处理

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。结果的验证和确认过程也包含在此步骤中。

多物理场计算流体力学

现代计算流体力学远不止模拟和预测流体和热传导行为。如今,CFD 已嵌入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,并将其与相关的流体动力学紧密耦合。在日益复杂的产品世界中,这需要全面的跨领域工程来实现最佳性能。

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常见问题解答

观看

点播式网络研讨会 | 在计算流体力学仿真中重新定义可能性。

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播客 | 西蒙 费舍尔 (Simon Fischer) 博士讲解计算流体力学的过去、现在和未来。

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