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Simulation informatique de la dynamique des fluides

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

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

Une simulation informatique de dynamique des fluides consiste à utiliser les lois fondamentales de la mécanique, à régir les équations de la dynamique des fluides et à modéliser 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 des hypothèses utilisées, de la validation expérimentale et des ressources informatiques disponibles. Il est essentiel de caractériser les incertitudes et les erreurs de la simulation informatique de la dynamique des fluides afin de l'utiliser comme outil efficace de conception et d'analyse.

Il existe trois méthodes principales pour prédire le comportement des fluides et leur interaction avec l'environnement : expérimentale, analytique et numérique. La dynamique numérique des fluides est la méthode numérique qui permet de simuler le mouvement constant et instable des fluides à l'aide de méthodes informatiques et de matériel.

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

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Capture d'écran du logiciel de simulation numérique de la dynamique des fluides multiphysique.
Image de simulation numérique de la dynamique des fluides (CFD) réalisée avec le logiciel Simcenter STAR-CCM+.

Tirez parti de la simulation CFD dans toutes les disciplines

Consultez ce guide de solutions pour en savoir plus sur les fluides et les solutions thermiques Simcenter.

Découvrez les avantages

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

Améliorez les performances

La simulation informatique de la dynamique des fluides vous permet d'analyser et d'explorer rapidement les possibilités techniques permettant d'améliorer les performances des produits.

Réduction du temps

La simulation CFD vous permet de commercialiser des conceptions de produits optimisées plus rapidement qu'une méthode de création et de test.

Réduction des coûts

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

Étapes du processus de simulation CFD

Quel que soit le logiciel, toutes les simulations informatiques de dynamique des fluides suivent ces étapes généralisées.

Graphismes maillés issus du logiciel Simcenter STAR-CCM+.

Prétraitement

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

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

Résoudre

Le logiciel de simulation CFD commence à résoudre les équations discrétisées de façon itérative 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 orné de lignes bleues brillantes sur fond foncé avec des motifs de circuits imprimés

Post-traitement

Une fois la résolution terminée, l'étape suivante consiste à analyser et à visualiser les résultats de la simulation de manière qualitative et quantitative à l'aide de rapports, d'écrans, de graphiques, d'images 2D/3D et d'animations. La vérification et la validation des résultats sont également incluses dans cette étape.

Dynamique des fluides numérique multiphysique

La dynamique informatique moderne des fluides ne se limite pas à simuler et à prévoir le comportement du débit des fluides et du transfert de chaleur. Aujourd'hui, la CFD est intégrée à un environnement multidisciplinaire d'ingénierie assistée par ordinateur (CAE), qui permet aux ingénieurs de modéliser un large éventail de domaines de la physique des fluides, des écoulements réactionnels à l'aéroacoustique, des écoulements polyphasiques à la dynamique des particules, du refroidissement électronique à l'aérodynamique, et de les associer 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 globale interdomaines pour obtenir des performances maximales.

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Questions fréquemment posées

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Webinaire à la demande | Redéfinir l'art du possible en matière de simulation numérique de la dynamique des fluides.

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Podcast | Le passé, le présent et le futur de la dynamique numérique des fluides avec le Dr Simon Fischer.

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