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计算流体动力学模拟

计算流体力学 (CFD) 仿真基于纳维-斯托克斯方程,用于描述流体的运动。

什么是计算流体力学?

计算流体动力学仿真涉及使用力学基本定律、控制流体动力学方程和建模以数学方式提出物理问题。制定完成后,计算资源使用数值方法使用CFD软件求解方程,以获得所涉及物理特性的近似解。

计算流体动力学仿真基于纳维-斯托克斯方程,用于描述流体的运动。CFD 仿真的准确性取决于模型的保真度、所使用的近似值和假设、实验验证以及可用的计算资源。必须描述计算流体动力学仿真中的不确定性和误差,才能将其用作设计和分析的有效工具。

预测流体行为及其与周围环境相互作用的主要方法有三种——实验、分析和数值。计算流体力学是使用计算方法和硬件模拟稳定和非定常流体运动的数值方法。

计算流体力学是一种行之有效的方法,通常用于取代或补充实验和分析方法,以帮助日常产品的工程设计和分析。

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多物理场计算流体动力学仿真软件屏幕截图。
来自 Simcenter STAR-CCM+ 软件的计算流体力学 (CFD) 仿真视觉效果。

利用跨学科的 CFD 仿真

浏览此解决方案指南,了解有关 Simcenter 流体和散热解决方案的更多信息。

揭开好处

计算流体力学是一种行之有效的方法,通常用于取代或补充实验和分析方法,以帮助日常产品的工程设计和分析。与原型设计和实验相比,CFD 仿真具有以下优点。

提高性能

计算流体动力学仿真允许您快速分析和探索提高产品性能的工程可能性。

缩短时间

CFD 仿真可帮助您比构建和测试方法更快地将优化的产品设计推向市场。

成本降低

与基于原型的传统设计流程相比,利用计算流体力学,您可以显著降低产品开发成本。

CFD 仿真过程中的步骤

无论使用哪种软件,所有计算流体力学仿真都遵循这些通用步骤。

对 Simcenter STAR-CCM+ 软件中的图形进行网格化处理。

预处理

预处理阶段包括创建几何图形并为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积/单元。用户应用流动条件、流体特性和初始边界条件。

CFD 仿真软件开始使用 CFD 解算器迭代求解离散化方程。

求解

CFD 仿真软件开始使用 CFD 解算器迭代求解离散化方程。此步骤可能需要大量的时间或计算资源。对于复杂的模拟,越来越多的企业将云计算作为解决该问题的经济实惠的解决方案。

机械臂在深色背景下有发光的蓝线,带有电路板图案

后处理

求解完成后,下一步是使用报告、监视器、绘图、二维/三维图像和动画对仿真结果进行定性和定量分析和可视化。该阶段还包括对结果的验证和验证。

多物理场计算流体力学

现代计算流体力学不仅仅是模拟和预测流体流动和传热行为的能力。如今,CFD 已嵌入到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,并将它们与相关的流体动力学紧密耦合。在产品日益复杂的世界中,这一点至关重要,需要全面的跨域工程才能实现最佳性能。

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经常问的问题

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播客 | 西蒙·菲舍尔博士讲解计算流体力学的过去、现在和未来。

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