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炫设计 | 计算流体动力学:您的设计团队需要它的三个理由

与其他工程仿真工具一样,计算流体动力学(CFD)使用数值方法和算法来分析复杂的 3D 模型。具体而言,计算流体动力学会检查各种复杂的现象,如流体流动、传热和传质、湍流、相变、化学反应和流动引起的噪声。


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这有助于那些本来可能需要使用昂贵的物理测试的工程师优化产品并以数字方式对系统进行故障排除,这样他们就可以创建在现实条件下可以承受的可行设计。


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在设计工程师的 CAD 系统中显示的 CFD 分析。


以前,CFD 工具和相关分析更多的是专注于模拟方法和软件的专家的地盘。设计工程师会创建一个模型,然后将其交付给这些专家(如果恰好有一个专家可以为他们提供帮助)进行分析。  


时代和技术在不断变化。现在,设计工程师也可以使用 CFD,并将其集成于 CAD 系统中。这是否使每位 CAD 设计师马上就能成为 CFD 专家?不能。但是,为您的设计工程师提供仿真功能可以带来很大的优势。通过适当的设置,工程师现在可以使用 CFD 来:


· 研究各种假设情景


· 模拟极端的操作条件


· 实现现实条件中难以进行的测量


· 评估不可测试的情境(例如,地球物理、生物、核条件等)


· 处理体积过于庞大或距离太过遥远的情况。



每个人都可以因此受益,这是因为:


原因 1:避免“差不多”设计

当设计工程师直接在他们熟悉的 CAD 系统中运行分析时,他们不再需要将每次更改都发送给模拟专家或等待物理原型设计才能评估结果。这意味着设计师可以更自由地尝试替代方案并对其进行测试 - 并且更可能避免出现“差不多”设计的情况。


此外,在早期开发阶段使用 CFD 可以帮助设计工程师确定模型的方向,并在确定所有细节之前很好地进行变更,避免成本高昂的后期更改。(当设计出现问题时,CFD 结果可以帮助设计工程师更好地理解问题所在,并更快地找到解决方案。)


原因 2:更强大的物理原型

CFD 不会取代物理测试,也不应取代。相反,它改变了测试的性质。随着在数字设计阶段进行更多仿真,物理测试时间不需要浪费在简单的验证和确认上。相反,更明智地使用原型设计可以防止潜在的成本超支和延迟情况。


几乎没有规模限制,设计工程师可以在 CFD 中进行大参数研究。大多数设计迭代都可以进行虚拟验证,这可以进一步减少经常性的物理原型测试和费用。


原因 3:让团队掌握更多信息

通过这种模拟方法,可以在整个设计过程中获得有价值的产品表现。


CFD 在空间和时间上可以以高分辨率提供流场细节。因此,设计人员可以从模拟中获取详细而全面的信息,而不是从物理测试中获取全局定性数据和有限的定量信息。


随着图形功能的最新进展,CFD 程序可以实现复杂的流体流动模式和热梯度视觉效果,以便更容易地看到问题所在并尽早克服设计问题。此外,这些程序现在提供的图形表示和视频无疑可以增强团队成员和管理人员之间的沟通。


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工程师将 CFD 与增强现实相结合,以实时展示飞机周围的流动情况。


你是否需要CFD?


在设计受流量相关现象影响的产品时使用 CFD,您的团队可以节省大量成本和时间。


在产品设计中采用 CFD 仿真和虚拟测试可以帮助工程师攻克设计瓶颈,对设计变更做出正确的调用,并显著减少物理原型测试的次数。


如果您的系统或产品涉及流体流动或传热,计算流体动力学(CFD)将是您设计必不可缺的帮手。