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Simulação computacional de dinâmica de fluidos

As simulações de dinâmica computacional de fluidos (CFD) são baseadas na equação de Navier-Stokes, usada para descrever o movimento dos fluidos.

O que é dinâmica de fluidos computacional?

Uma simulação computacional de dinâmica de fluidos envolve o uso das leis fundamentais da mecânica, que regem as equações da dinâmica dos fluidos e a modelagem para formular matematicamente um problema físico. Uma vez formulados, os recursos de computação usam métodos numéricos para resolver as equações usando o software CFD para obter soluções aproximadas para as propriedades físicas envolvidas.

As simulações computacionais de dinâmica de fluidos são baseadas na equação de Navier-Stokes, usada para descrever o movimento dos fluidos. A precisão das simulações de CFD depende da fidelidade do modelo, das aproximações e suposições usadas, da validação experimental e dos recursos computacionais disponíveis. É essencial caracterizar as incertezas e erros na simulação computacional de dinâmica de fluidos para usá-la como uma ferramenta eficaz em projeto e análise.

Existem três métodos principais para prever o comportamento dos fluidos e sua interação com o ambiente circundante — experimental, analítico e numérico. A dinâmica computacional de fluidos é o método numérico de simular o movimento estável e instável do fluido usando métodos computacionais e hardware.

A dinâmica computacional de fluidos é uma metodologia bem estabelecida, frequentemente usada para substituir ou complementar métodos experimentais e analíticos para auxiliar o projeto de engenharia e a análise de produtos de uso diário.

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Captura de tela do software de simulação de dinâmica de fluidos computacional multifísica.
Visual de simulação de dinâmica de fluidos computacional (CFD) do software Simcenter STAR-CCM+.

Aproveite a simulação de CFD em todas as disciplinas

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Descubra os benefícios

A dinâmica computacional de fluidos é uma metodologia bem estabelecida, frequentemente usada para substituir ou complementar métodos experimentais e analíticos para auxiliar o projeto de engenharia e a análise de produtos de uso diário. Em comparação com prototipagem e experimentos, as simulações de CFD oferecem os seguintes benefícios.

Aumente o desempenho

A simulação computacional de dinâmica de fluidos permite que você analise e explore rapidamente as possibilidades de engenharia para aumentar o desempenho do produto.

Redução de tempo

A simulação de CFD ajuda você a colocar projetos de produtos otimizados no mercado mais rapidamente do que um método de construção e teste.

Redução de custos

Aproveitando a dinâmica de fluidos computacional, você pode reduzir significativamente o custo de desenvolvimento de seu produto em comparação com os processos tradicionais de design baseados em protótipos.

Etapas do processo de simulação de CFD

Independentemente do software, todas as simulações computacionais de dinâmica de fluidos seguem essas etapas generalizadas.

Mesclagem de gráficos do software Simcenter STAR-CCM+.

Pré-processamento

O estágio de pré-processamento envolve criar a geometria e prepará-la para simulação de CFD. Em um processo chamado geração de malha ou grade, a ferramenta CFD divide o domínio em pequenos volumes/células. O usuário aplica condições de fluxo, propriedades do fluido e condições de contorno iniciais.

O software de simulação CFD começa a resolver iterativamente as equações discretizadas usando o solucionador CFD.

Resolvendo

O software de simulação CFD começa a resolver iterativamente as equações discretizadas usando o solucionador CFD. Essa etapa pode exigir tempo ou recursos computacionais significativos. Para simulações complexas, mais empresas estão recorrendo à computação em nuvem como uma solução econômica para esse problema.

Braço robótico com linhas azuis brilhantes contra um fundo escuro com padrões de placa de circuito

Pós-processamento

Quando a resolução estiver concluída, a próxima etapa é analisar e visualizar os resultados da simulação qualitativa e quantitativamente usando relatórios, monitores, gráficos, imagens 2D/3D e animações. A verificação e validação dos resultados também estão incluídas nesta etapa.

Dinâmica computacional de fluidos multifísica

A dinâmica computacional moderna de fluidos é mais do que apenas a capacidade de simular e prever o fluxo de fluido e o comportamento da transferência de calor. Atualmente, o CFD está incorporado a um ambiente multidisciplinar de engenharia assistida por computador (CAE), permitindo que os engenheiros modelem uma ampla gama de física relacionada a fluidos, de fluxos reativos à aeroacústica, de fluxos multifásicos à dinâmica de partículas, do resfriamento eletrônico à aerodinâmica e os acoplem fortemente à dinâmica de fluidos relacionada. Isso é de fundamental importância em um mundo de produtos cada vez mais complexos que exigem engenharia holística entre domínios para alcançar o máximo desempenho.

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Perguntas frequentes

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