Skip to main content
Эта страница переведена автоматически. Перейти к английской версии?

Вычислительное моделирование гидродинамики

Моделирование вычислительной гидродинамики (CFD) основано на уравнении Навье-Стокса, используемом для описания движения жидкостей.

Что такое вычислительная гидродинамика?

Вычислительное моделирование гидродинамики включает использование фундаментальных законов механики, управление уравнениями гидродинамики и моделирование для математической формулировки физической задачи. После формулировки вычислительные ресурсы используют численные методы для решения уравнений с помощью программного обеспечения CFD для получения приближенных решений соответствующих физических свойств.

Вычислительное моделирование гидродинамики основано на уравнении Навье-Стокса, используемом для описания движения жидкостей. Точность моделирования CFD зависит от точности модели, используемых аппроксимаций и предположений, экспериментальной валидации и доступных вычислительных ресурсов. Важно охарактеризовать неопределенности и ошибки в вычислительном моделировании гидродинамики, чтобы использовать его в качестве эффективного инструмента при проектировании и анализе.

Существует три основных метода прогнозирования поведения жидкостей и их взаимодействия с окружающей средой — экспериментальный, аналитический и численный. Вычислительная гидродинамика — это численный метод моделирования стационарного и нестационарного движения жидкости с использованием вычислительных методов и аппаратного обеспечения.

Вычислительная гидродинамика — это хорошо зарекомендовавшая себя методология, часто используемая для замены или дополнения экспериментальных и аналитических методов, помогающих при проектировании и анализе повседневных продуктов.

Сопутствующие товары: Simcenter STAR-CCM+ | Simcenter FLOED | Флотерм Simcenter | Simcenter Flotherm XT | Студия проектирования аккумуляторов Simcenter

Скриншот программного обеспечения для моделирования мультифизической вычислительной гидродинамики.
Визуальное моделирование вычислительной гидродинамики (CFD) с помощью программного обеспечения Simcenter STAR-CCM+.

Используйте моделирование CFD в разных дисциплинах

Изучите это руководство по решениям, чтобы узнать больше о жидкостях и тепловых решениях Simcenter.

Узнайте о преимуществах

Вычислительная гидродинамика — это хорошо зарекомендовавшая себя методология, часто используемая для замены или дополнения экспериментальных и аналитических методов, помогающих при проектировании и анализе повседневных продуктов. По сравнению с прототипированием и экспериментами моделирование CFD дает следующие преимущества.

Повысить производительность

Вычислительное моделирование гидродинамики позволяет быстро анализировать и изучать инженерные возможности повышения производительности продукта.

Сокращение времени

Моделирование CFD помогает выводить на рынок оптимизированные проекты продуктов быстрее, чем метод сборки и тестирования.

Снижение затрат

Используя вычислительную гидродинамику, вы можете значительно снизить затраты на разработку продукта по сравнению с традиционными процессами проектирования на основе прототипов.

Этапы процесса моделирования CFD

Независимо от программного обеспечения, все вычислительные модели гидродинамики следуют этим обобщенным шагам.

Сетчатая графика из программного обеспечения Simcenter STAR-CCM+.

Препроцессирование

Этап предварительной обработки включает создание геометрии и подготовку ее к моделированию CFD. В процессе, называемом созданием сетки или сеток, инструмент CFD разбивает домен на небольшие объемы/ячейки. Пользователь применяет условия потока, свойства жидкости и начальные граничные условия.

Программное обеспечение для моделирования CFD начинает итеративное решение дискретизированных уравнений с использованием решателя CFD.

Решение

Программное обеспечение для моделирования CFD начинает итеративное решение дискретизированных уравнений с использованием решателя CFD. Этот шаг может потребовать значительного времени или вычислительных ресурсов. Для сложного моделирования все больше предприятий обращаются к облачным вычислениям в качестве экономичного решения этой проблемы.

Роботизированная рука со светящимися синими линиями на темном фоне с узорами на печатной плате

Постобработка

После завершения решения следующим шагом будет анализ и визуализация результатов моделирования в качественном и количественном отношении с использованием отчетов, мониторов, графиков, 2D/3D-изображений и анимации. Проверка и валидация результатов также включены в этот этап.

Мультифизическая вычислительная гидродинамика

Современная вычислительная гидродинамика — это больше, чем просто возможность моделировать и прогнозировать поведение потока жидкости и теплопередачи. Сегодня CFD интегрирован в междисциплинарную среду автоматизированного проектирования (CAE), что позволяет инженерам моделировать широкий спектр физических процессов, связанных с жидкостями, от реагирующих потоков до аэроакустики, от многофазных потоков до динамики частиц, от охлаждения электроники до аэродинамики, и тесно увязывать эти процессы с аналогичной гидродинамикой. Это имеет фундаментальное значение в мире все более сложных продуктов, требующих комплексного межотраслевого проектирования для достижения максимальной производительности.

Изучите продукты, связанные с моделированием CFD

Попробуйте бесплатные пробные версии программного обеспечения

Макет двух гоночных багги Simcenter STAR-CCM+.

Пробная версия Simcenter STAR-CCM+

  • Моделируйте производительность продукта в полном масштабе и в реальных условиях эксплуатации
  • Изучите сотни проектов, проведя испытания в цифровом формате, что приведет к инновационным решениям
  • Сократите время численного моделирования гидродинамики с нескольких дней до нескольких часов
Скриншот приложения Simcenter FLOEFD для NX

Пробная версия Simcenter FLOEFD

  • Используйте программное обеспечение Simcenter FLOEFD для численного моделирования гидродинамики непосредственно в системе автоматизированного проектирования (САПР), используя реальную геометрию
  • Получите практический опыт моделирования потока жидкости с фронтальной загрузкой и анализа теплообмена на более ранних стадиях, независимо от того, используете ли вы NX, Solid Edge или Creo.
Онлайн-пробная версия программного обеспечения Simcenter Flotherm для термического анализа электроники Simcenter Flotherm, пример моделирования сервера 2U, включая термический анализ печатных плат.

Пробная версия Simcenter Flotherm

  • Овладейте быстрым и точным моделированием для теплового проектирования надежной электроники
  • Изучайте на примерах и разрабатывайте свои проекты
  • Учебные пособия по беспрепятственному импорту данных ECAD для моделей печатных плат, оптимизации радиаторов, анализу переходных процессов, жидкостному охлаждению и калибровке моделей

Часто задаваемые вопросы

Смотреть

Веб-семинар по запросу | Переосмысление искусства возможного в вычислительном моделировании гидродинамики.

Слушать

Подкаст | Прошлое, настоящее и будущее вычислительной гидродинамики с доктором Саймоном Фишером.

Прочтите

Блоги | Ознакомьтесь со всеми блогами Simcenter по вычислительной гидродинамике.