1. Home

Simulace výpočetní dynamiky kapalin

Simulace výpočetní dynamiky kapalin (CFD) jsou založeny na Navier-Stokesově rovnici, která se používá k popisu pohybu kapalin.

Co je výpočetní dynamika kapalin?

Simulace výpočetní dynamiky kapalin spočívá v matematické formulaci fyzikálního problému za použití základních zákonů mechaniky, řídících rovnic dynamiky kapalin a modelování. Jakmile jsou rovnice vytvořeny, jsou pomocí softwaru CFD a výpočetních prostředků využívajících číselné metody vyřešeny a je tak získán přibližný výsledek určující příslušné fyzikální vlastnosti.

Simulace výpočetní dynamiky kapalin jsou založeny na Navier-Stokesově rovnici, která se používá k popisu pohybu kapalin. Přesnost simulací CFD závisí na věrnosti modelu, použitých aproximacích a předpokladech, experimentálním ověření a dostupných výpočetních prostředcích. Pokud má simulace výpočetní dynamiky kapalin sloužit při návrhu a analýze jako účinný nástroj, je nezbytné charakterizovat nejistoty a chyby, ke kterým při ní dochází.

Existují tři hlavní metody predikce chování kapalin a jejich interakce s okolním prostředím – experimentální, analytická a numerická. Výpočetní dynamika kapalin je numerická metoda simulace ustáleného a neustáleného pohybu kapalin pomocí výpočetních metod a hardwaru.

Výpočetní dynamika kapalin je dobře zavedená metodologie, která se často používá k nahrazení nebo doplnění experimentálních a analytických metod s cílem usnadnit inženýrský návrh a analýzu výrobků denní potřeby.

Související produkty: Simcenter STAR-CCM+ | Simcenter FLOEFD | Simcenter Flotherm | Simcenter Flotherm XT | Simcenter Battery Design Studio

Snímek obrazovky multifyzikálního softwaru pro simulaci výpočetní dynamiky tekutin.
Vizualizace simulace výpočetní dynamiky kapalin (CFD) ze softwaru Simcenter STAR-CCM+

Využití simulace CFD napříč obory

Prozkoumejte tohoto průvodce řešením a získejte více informací o řešeních Simcenter pro proudění kapalin a přenos tepla.

Podrobnosti o výhodách

Výpočetní dynamika kapalin je dobře zavedená metodologie, která se často používá k nahrazení nebo doplnění experimentálních a analytických metod s cílem usnadnit inženýrský návrh a analýzu výrobků denní potřeby. V porovnání s tvorbou prototypů a experimenty nabízejí simulace CFD následující výhody.

Zvýšení výkonu

Simulace výpočetní dynamiky kapalin umožňuje rychle analyzovat a prozkoumat možnosti inženýringu pro zvýšení výkonnosti výrobků.

Úspora času

Simulace CFD vám umožní uvést na trh optimalizované návrhy výrobků, a to rychleji, než byste to dokázali při použití metody spočívající v sestavení a testování.

Snížení nákladů

Využitím výpočetní dynamiky kapalin můžete v porovnání s tradičními procesy návrhu založenými na prototypech výrazně snížit náklady na vývoj výrobku.

Kroky v procesu simulace CFD

Všechny simulace výpočetní dynamiky kapalin probíhají bez ohledu na software podle následujících obecných kroků.

Grafika vytváření sítí ze softwaru Simcenter STAR-CCM+.

Preprocesing

Fáze preprocesingu spočívá ve vytvoření geometrie a její přípravě na simulaci CFD. V procesu označovaném jako vytváření sítě nebo generování mřížky je oblast zájmu pomocí nástroje CFD rozdělena na malé objemy/buňky. Uživatel aplikuje podmínky proudění, vlastnosti kapalin a počáteční okrajové podmínky.

Simulační software CFD začne iterativně řešit diskretizované rovnice pomocí řešiče CFD.

Řešení

Simulační software CFD začne iterativně řešit diskretizované rovnice pomocí řešiče CFD. Tento krok může být náročný na čas nebo výpočetní prostředky. V případě komplexních simulací přechází stále více podniků na nákladově efektivní cloud computing.

Ukázka výhod spuštění softwaru Simcenter STAR-CCM+ pro výpočetní dynamiku kapalin (CFD) na grafických procesorech spočívajících v rychlejším modelování složitostí

Postprocesing

Po dokončení řešení je dalším krokem kvalitativní a kvantitativní analýza a vizualizace výsledků simulace pomocí zpráv, monitorů, grafů, 2D/3D obrázků a animací. Do této fáze je zahrnuto také ověření a validace výsledků.

Multifyzikální výpočetní dynamika kapalin

Moderní výpočetní dynamika kapalin je víc než jen schopnost simulovat a předvídat chování při proudění kapalin a přenosu tepla. CFD je dnes součástí multidisciplinárního prostředí pro počítačem podporovaný inženýring (CAE), které inženýrům umožňuje modelovat celou řadu fyzikálních jevů souvisejících s kapalinami (od reakčních toků po aeroakustiku, od vícefázového proudění po dynamiku částic či od chlazení elektroniky po aerodynamiku) a těsně je propojit se související dynamikou kapalin. To má ve světě stále složitějších výrobků, kdy je v zájmu dosažení maximálního výkonu nutné uplatnit ucelený inženýrig napříč obory, zásadní význam.

Prozkoumejte související produkty pro simulaci CFD

Využijte bezplatnou zkušební verzi softwaru

Maketa dvou závodních bugin v řešení Simcenter STAR-CCM+

Zkušební verze softwaru Simcenter STAR-CCM+

  • Simulujte funkčnost plavidla ve skutečném měřítku a skutečných provozních podmínkách.
  • Prozkoumejte stovky návrhů díky digitálnímu provádění testů a využijte je k návrhu inovativních řešení.
  • Zkraťte dobu simulace výpočetní dynamiky kapalin v odvětví námořní dopravy ze dnů na hodiny.
Snímek obrazovky softwaru Simcenter FLOEFD pro řešení NX

Zkušební verze softwaru Simcenter FLOEFD

  • Vyzkoušejte si simulaci výpočetní dynamiky kapalin přímo v systému pro počítačem podporované navrhování (CAD) s využitím skutečné geometrie pomocí softwaru Simcenter FLOEFD.
  • Ať už používáte řešení NX, Solid Edge nebo Creo, získejte praktické zkušenosti se simulačními studiemi proudění kapalin a analýzou přenosu tepla již v rané fázi.
Ukázka simulace serveru 2U včetně tepelné analýzy desek s plošnými spoji pomocí online zkušební verze softwaru Simcenter Flotherm pro tepelnou analýzu elektroniky

Zkušební verze softwaru Simcenter Flotherm

  • Získejte zkušenosti s rychlou a přesnou simulací pro tepelný návrh spolehlivé elektroniky.
  • Učte se na příkladech a vytvářejte vlastní návrhy.
  • Projděte si výukové materiály zaměřené na bezproblémový import ECAD dat pro modely desek plošných spojů, optimalizaci chladičů, přechodovou analýzu, chlazení kapalin a kalibraci modelů.

Nejčastější dotazy

Ke zhlédnutí

Webinář na vyžádání | Co všechno je možné při simulacích výpočetní dynamiky kapalin

K poslechu

Podcast | Historie, současnost a budoucnost výpočetní dynamiky kapalin s doktorem Simonem Fischerem

K přečtení

Blogy | Objevte všechny blogy věnované výpočetní dynamice kapalin v řešení Simcenter