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重慶鐵力士科技有限公司

Chongqing Titlis Technology Ltd.



CFD分析



CFD是計算流體力學(Computational Fluid Dynamics)的簡稱,是流體力學和計算機科學相互融合的一門新興交叉學科,它從計算方法出發,利用計算機快速的計算能力得到流體控制方程的近似解。CFD興起于20世紀60年代,隨著90年代后計算機的迅猛發展,CFD得到了飛速發展,逐漸與實驗流體力學一起成為產品開發中的重要手段。

CFD軟件通常指商業化的CFD程序,具有良好的人機交互界面,能夠使使用者無需精通CFD相關理論就能夠解決實際問題。

計算流體力學和相關的計算傳熱學,計算燃燒學的原理是用數值方法求解非線性聯立的質量、能量、組分、動量和自定義的標量的微分方程組,求解結果能預報流動、傳熱、傳質、燃燒等過程的細節,并成為過程裝置優化和放大定量設計的有力工具。計算流體力學的基本特征是數值模擬和計算機實驗,它從基本物理定理出發,在很大程度上替代了耗資巨大的流體動力學實驗設備,在科學研究和工程技術中產生巨大的影響?!∈悄壳皣H上一個強有力的研究領域, 是進行傳熱、傳質、動量傳遞及燃燒、多相流和化學反應研究的核心和重要技術, 廣泛應用于航天設計、汽車設計、生物醫學工業、化工處理工業、渦輪機設計、半導體設計、HVAC&R 等諸多工程領域,板翅式換熱器設計是CFD 技術應用的重要領域之一。

CFD 在最近20 年中得到飛速的發展, 除了計算機硬件工業的發展給它提供了堅實的物質基礎外, 還主要因為無論分析的方法或實驗的方法都有較大的限制, 例如由于問題的復雜性, 既無法作分析解, 也因費用昂貴而無力進行實驗確定, 而CFD 的方法正具有成本低和能模擬較復雜或較理想的過程等優點。經過一定考核的CFD軟件可以拓寬實驗研究的范圍, 減少成本昂貴的實驗工作量。在給定的參數下用計算機對現象進行一次數值模擬相當于進行一次數值實驗, 歷史上也曾有過首先由CFD 數值模擬發現新現象而后由實驗予以證實的例子。CFD軟件一般都能推出多種優化的物理模型,如定常和非定常流動、層流、紊流、不可壓縮和可壓縮流動、傳熱、化學反應等等。對每一種物理問題的流動特點, 都有適合它的數值解法, 用戶可對顯式或隱式差分格式進行選擇, 以期在計算速度、穩定性和精度等方面達到最佳。CFD軟件之間可以方便地進行數值交換, 并采用統一的前、后處理工具, 這就省卻了科研工作者在計算機方法、編程、前后處理等方面投入的重復、低效的勞動, 而可以將主要精力和智慧用于物理問題本身的探索上。

目前比較主流的CFD軟件有:CFX、Fluent、Phoenics、Star-CD、comsol、star-ccm+、flow-3D、AUTODESK CFD(前身為CFdesign)。其中CFX,Fluent,star-CD,comsol等為通用求解器,能夠解決各類流體問題。

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