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为何每一个设计工程师都需要了解计算流体动

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来源: 作者: 2019-05-17 00:56:04

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PTC最新版本3D CAD软件Creo5.0针对拓扑优化、增材与减材制造、计算流体动力学和CAM等领域推出了多种关键功能。 正如您可能听说过的那样,Creo 5.0 包括全新的 Creo Flow Analysis 扩展包,这是一个完整的计算流体动力学 (CFD) 的解决方案。对于许多设计工程师来说,这可能是他们第一次有机会使用可以准确地查看液体和气体在 3D CAD 模型内部及周围活动情况的工具。比如想要了解泵阀在实际使用中的内部液体或气体的流新萨博借壳新龙马 无轿车生产资质成硬伤
动情况,或希望了解产品的散热情况。 因此,我们请致力于 CFD 的工程学教授 Kamran Fouladi 为广大的设计师和工程师简单的介绍一下 CFD,尤其是那些可能不是模拟专家的设计师和工程师。 CFD 领域已经飞速发展,不再是只有少数人能够涉及的领域。2008 年,Kamran教授在 LinkedIn 上创建了一个 CFD 小组,当时小组1共有 6 个人。今天,这个 LinkedIn 小组拥有超过 44,000 名成员! 这对这些公司的设计工程师意味着什么呢?他们可能依然需要专家分析师来摹拟他们的模型,但他们也可能能够自己分析模型。 以下对于 CFD 学科的新手来说是一个很好的着手点: 那么,什么是 CFD 呢? 简而言之,CFD 是使用计算机对活动运动问题的模拟。更具体地说,它为那些使用计算机和数值算法来求解的流体流动问题提供了近似解决方案。 请注意,仿真并不是完全不需要物理测试,但仿真确切可以补充物理测试的不足。实际上,CFD 在设计和分析过程中具有明显的优势。这是因为工程师可以使用它来查找有关流场详细且全面的信息,并在没有任何干预的情况下对其进行可视化。在设计进程中,CFD 是一种进行试验和毛病实践的低成本替代方案,并能够让设计人员 假定 各种情况。 在Creo中利用对模型进行CFD摹拟 CFD 仿真的三个阶段 CFD 仿真进程主要有三个阶段: 预处理需要建立一个包含几何形状的流动区域。必须通过排除对流场没有显著影响的任何几何特征来简化模型。但是,应该指出,几何变化较大时会对摹拟的准确性产生不利影响。 流动区域的离散化(格生成)也发生在这个预处理阶段。一般来说,这是模拟中耗费精力最大且耗时最长的部分,因为分析师必须努力寻求最佳格。 在 CFD 仿真中,解决方案的准确性主要取决于格点的数量。通常在高梯度区域需要的格点更多。另一方面,格尺寸越大,计算成本(时间和内存)越大。 履行过程包括设置求解器和数字运算。在求解器设置中,分析人员通过选择适合的物理和数值模型(包括材料属性、域属性、边界条件、初始条件、数值法和收敛标准)来定义求解器设置。 结果的后处理能够将流场可视化、概括所需的流动特性以及验证和确定仿真模型。记录也是后处理阶段的重要组成部分。 最好实践 CFD 采取迭代过程来实现收敛解,但收敛解并不总是精确的解。这是由于毛病和不确定性在仿真进程中不可避免。例如,由于在求得收敛解之前停止运行(收敛误差),或者使用的格不足(离散误差),就可能会出现误差。 同样,由于求解器设置时选择的不确定性也可能会导致出现不确《新剑侠传奇》正式暴光第三部终极宣传动画
定性。例如,没有一个草莓山药泥的做法
普遍接受的湍流模型能够适用于所有流动情况和物理条件。另外,模型的准确性和有效性取决于具体应用。 荣幸的是,有一些最佳实践能够以参考和策略的形式帮助设计师和分析师进行更精确地进行摹拟。 例如,设计人员可以使用这某一种最佳实践来构建适当的 CFD 仿真模型。这种最佳实践的原理在于,在并不是所有细节都已经确定时,在早期设计阶段进行摹拟会带来巨大的好处。 虽然的确不能遗漏重要的几何细节,但早期的摹拟不需要四平八稳。此外,通过这项早期工作还能够找到合理的方法来处理热流体问题。 对于复杂一些的问题,设计师应尽早建立概念模型,首先解决简单的问题,然后继续解决更复杂的问题,这一点非常重要。更具体地说,他们应该在大小适合的地方应用 CFD 并在模拟成功基础上继续拓展。 要点总结 CFD 是一个重要的摹拟工具,但对于新用户来说,并非十分容易上手。也就是说,一些最佳实践可以帮助这些新手管理毛病和不确定性并进行可靠的分析。 随着过去 10 - 20 年摹拟技术的进步及其运用的推行,CFD 已经为成为一个真正的设计工具作好了准备。 Creo Flow Analysis 扩展功能是一个计算流体动力学(CFD)的解决方案,能让设计人员、工程师和分析人员直接在Creo中模拟流体流动问题。CAD和CFD之间的无缝工作流程能让用户尽早整合分析,并了解产品的功能与性能。该软件专为设计工程师而设计,易于使用,直接集成到Creo中,高度准确,并能快速提供结果。

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