什么是 CFD 建模與仿真

計算流體力學（CFD）使用納維-斯托克斯方程（包括五個偏微分方程）來模擬流體的流動。這些方程利用計算機資源在虛擬環(huán)境中對流體運動進行近似計算。CFD 仿真能夠使用特定的模型來補充應用的物理屬性，進而預測現(xiàn)實場景。CFD 建模和仿真結果通常使用實驗或文獻值進行驗證。

CFD 建模和仿真適用于汽車、航空航天、制造業(yè)、電子、醫(yī)療保健和環(huán)境工程等領域。簡而言之，所有涉及流體的應用都可以使用 CFD 工具進行建模和仿真。CFD 建模和仿真廣泛使用的部分原因是出現(xiàn)了多學科的建模、分析和優(yōu)化要求。

為什么 CFD 建模和仿真很重要

CFD 建模和仿真從根本上改變了設計和制造過程。CFD 仿真有以下優(yōu)點：

1.降低制造成本

CFD 仿真的一個重要應用領域是制造業(yè)。CFD 建模和仿真可以讓您在實際制造之前全面了解設計模型在極端工作條件下的表現(xiàn)。

2.避免昂貴的測試

在航空航天和許多其他領域，要通過風洞測試或試驗來確定部件的性能。CFD 建模和仿真工具通過模擬計算機的設計，極大地簡化了這一過程。無需實際制造部件，即可對多個迭代版本進行仿真。在獲得符合客戶要求和市場標準的最佳設計后，再開始投入制造。

3.無需制造實物產(chǎn)品即可了解產(chǎn)品的運行狀況

CFD 仿真也是一種很好的原型驗證方法。借助 CFD 建模和仿真工具，您可以了解產(chǎn)品的性能假設是否有效。CFD 仿真結果以視覺方式呈現(xiàn)，有助于深入研究和分析不同的流體流動現(xiàn)象。

CFD 仿真是如何工作的？

CFD 仿真過程分為 5 步，簡要概況如下：

1.導入 CAD 幾何模型

每個 CFD 仿真過程都涉及到將幾何模型導入 CFD 軟件。該幾何模型通常是在參數(shù)化的 3D CAD 程序中設計的裝配體（assembly）。導入后，它就構成了 CFD 建模和仿真工作的基礎。

2.設置域

下一步是用流體屬性來協(xié)助 CFD 仿真軟件。在這一步，由用戶提供密度、熱導率和粘度等屬性輸入——流體屬性越精確，CFD 建模效果就越好。

3.創(chuàng)建邊界條件

下一步是定義邊界條件。這些邊界條件通常需要描述模型入口和出口處的流體流動。

4.分析

在分析階段，CFD 建模和仿真工具根據(jù)設定的參數(shù)來求解偏微分方程。CFD 仿真的速度取決于使用的計算機資源。如今，有了并行和云計算解決方案，完成一項 CFD 仿真所需的時間已經(jīng)從幾天縮短到了幾個小時。

5.根據(jù)結果優(yōu)化設計模型

完成仿真后，數(shù)據(jù)會流經(jīng)各種后處理程序，根據(jù)用戶的偏好，以可視化的輪廓線、流線或條紋線來呈現(xiàn)流體流動結果。基于這些信息，部件得到優(yōu)化以匹配設計目標。

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Cadence CFD 解決方案應用領域：

1

航空航天

2

船舶海洋工程

3

汽車電子

4

風能

5

大型工業(yè)設備

審核編輯 ：李倩