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Simulation informatique de la dynamique des fluides

Les simulations de dynamique des fluides computationnelle (CFD) sont basées sur l'équation de Navier-Stokes, utilisée pour décrire le mouvement des fluides.

Qu'est-ce que la dynamique computationnelle des fluides ?

Une simulation informatique de dynamique des fluides implique l'utilisation des lois fondamentales de la mécanique, la gouvernance des équations de la dynamique des fluides et la modélisation pour formuler mathématiquement un problème physique. Une fois formulées, les ressources informatiques utilisent des méthodes numériques pour résoudre les équations à l'aide d'un logiciel CFD afin d'obtenir des solutions approximatives pour les propriétés physiques impliquées.

Les simulations informatiques de dynamique des fluides sont basées sur l'équation de Navier-Stokes, utilisée pour décrire le mouvement des fluides. La précision des simulations CFD dépend de la fidélité du modèle, des approximations et hypothèses utilisées, de la validation expérimentale et des ressources informatiques disponibles. Il est essentiel de caractériser les incertitudes et les erreurs dans la simulation computationnelle de dynamique des fluides pour l'utiliser comme un outil efficace dans la conception et l'analyse.

Il existe trois méthodes principales pour prédire le comportement des fluides et leur interaction avec l'environnement environnant — expérimentale, analytique et numérique. La dynamique computationnelle des fluides est la méthode numérique de simulation d'un mouvement de fluide constant et instable à l'aide de méthodes informatiques et de matériel.

La dynamique computationnelle des fluides est une méthodologie bien établie souvent utilisée pour remplacer ou compléter les méthodes expérimentales et analytiques pour faciliter la conception technique et l'analyse des produits de tous les jours.

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Simulation visuelle de dynamique des fluides computationnelle (CFD) à partir du logiciel Simcenter STAR-CCM+.

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Découvre les avantages

La dynamique computationnelle des fluides est une méthodologie bien établie souvent utilisée pour remplacer ou compléter les méthodes expérimentales et analytiques pour faciliter la conception technique et l'analyse des produits de tous les jours. Comparées au prototypage et aux expériences, les simulations CFD offrent les avantages suivants.

Augmenter les performances

La simulation computationnelle de dynamique des fluides vous permet d'analyser et d'explorer rapidement les possibilités d'ingénierie pour augmenter les performances du produit.

Réduction du temps

La simulation CFD vous aide à mettre sur le marché des conceptions de produits optimisées plus rapidement qu'une méthode de construction et de test.

Réduction des coûts

En tirant parti de la dynamique des fluides computationnelle, vous pouvez réduire considérablement vos coûts de développement de produits par rapport aux processus de conception traditionnels basés sur des prototypes.

Étapes du processus de simulation CFD

Peu importe le logiciel, toutes les simulations informatiques de dynamique des fluides suivent ces étapes généralisées.

Graphiques de maillage à partir du logiciel Simcenter STAR-CCM+.

Prétraitement

L'étape de prétraitement consiste à créer la géométrie et à la préparer pour la simulation CFD. Dans un processus appelé maillage ou génération de grille, l'outil CFD divise le domaine en petits volumes/cellules. L'utilisateur applique les conditions d'écoulement, les propriétés du fluide et les conditions limites initiales.

Le logiciel de simulation CFD commence à résoudre itérativement les équations discrétisées à l'aide du solveur CFD.

Résoudre

Le logiciel de simulation CFD commence à résoudre itérativement les équations discrétisées à l'aide du solveur CFD. Cette étape peut nécessiter beaucoup de temps ou de ressources informatiques. Pour les simulations complexes, de plus en plus d'entreprises se tournent vers le cloud computing comme solution rentable à ce problème.

Bras robotique avec des lignes bleues brillantes sur un fond sombre avec des motifs de circuits imprimés

Postes traitements

Une fois la résolution terminée, l'étape suivante consiste à analyser et visualiser les résultats de la simulation qualitativement et quantitativement à l'aide de rapports, moniteurs, tracés, images 2D/3D et animations. La vérification et la validation des résultats sont également incluses dans cette étape.

Dynamique computationnelle des fluides multiphysique

La dynamique informatique moderne des fluides est plus que la simple capacité de simuler et de prédire le comportement d'écoulement de fluide et de transfert de chaleur. Aujourd'hui, le CFD est intégré dans un environnement multidisciplinaire d'ingénierie assistée par ordinateur (CAE), permettant aux ingénieurs de modéliser un large éventail de physiques liées aux fluides, des flux réactifs à l'aéroacoustique, des écoulements multiphasiques à la dynamique des particules, du refroidissement électronique à l'aérodynamique et de les coupler étroitement à la dynamique des fluides associée. C'est d'une importance fondamentale dans un monde de produits de plus en plus complexes qui nécessitent une ingénierie multidomaine holistique pour atteindre des performances maximales.

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Questions fréquemment posées

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Webinaire à la demande | Redéfinir l'art du possible dans la simulation informatique de la dynamique des fluides.

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Podcast | Le passé, le présent et l'avenir de la dynamique computationnelle des fluides avec le Dr Simon Fischer.

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