什麼是計算流體動力學 (CFD)?
計算流體動力學 (CFD) 是一項電腦輔助設計 (CAD) 技術,它利用模擬和分析來計算產品附近的內部和周圍的液體或氣體行為。CFD 是一項多重物理解決方案,整合了各種物理現象,包括流體動力學、熱力學和動量守恆。
CFD 與有限元素分析 (FEA) 類似,能將流體體積細分為更小的元素,然後組成一個矩陣。CFD 用途廣泛,像是天氣預報、空氣動力學和視覺效果等。
計算流體動力學的一般流程
計算流體動力學可以藉由執行以下步驟來執行:
從模型開始
進入 CFD 模擬環境之前,請建立要分析的 3D CAD 零件或組件。幾何圖形可以是原生或是匯入 CAD 軟體的幾何圖形。
定義流體域
建立邊界條件
規定溫度也可以用作邊界條件,而熱負載可以定義為熱流動、熱通量、對流和對流輻射。
執行分析
評估結果
最佳化系統
計算流體動力學的應用
不可壓縮和可壓縮流量
計算流體動力學的應用包括不可壓縮和可壓縮流量分析。它們有助於了解和最佳化從飛機空氣動力學到 HVAC 系統設計等各種場景的流體行為。
層流和紊流
計算流體動力學應用的研究對象同時包含層流和紊流,這對於設計高效的運輸系統、能源生產和航空,以及提高產品效能和安全性至關重要
質量和熱流量
質量和熱流量分析有助於最佳化與熱傳導、化學程序和環境工程相關的系統,有助於高效的產品設計和資源利用。
Creo Flow Analysis 的功能
Creo Flow Analysis 提供三種套件。Creo Flow Analysis Basic、Creo Flow Analysis Advanced 和 Creo Flow Analysis Premium 提供下列功能:
- 計算內部及外部流量
- 以動畫顯示流量結果
- 模擬流量
- 熱傳導
- 紊流
- 平行處理模擬
Creo Flow Analysis Advanced 和 Creo Flow Analysis Premium 獨有的功能:
- 粒子:模擬流動環境中的個別粒子
- 輻射:因放射電磁波造成的熱傳導
- 種類:模擬密度相似液體的混合情形
- 移動/滑動網格化:在流體分析中模擬個別元件的移動
僅在 Creo Flow Analysis Premium 中提供的功能:
- 空泡:模擬蒸汽、游離氣體及液體 (泡泡) 的壓縮性
- 多階段:當一起模擬氣體和液體時使用
- 多元件:另一項混合功能,用於多種氣體及密度
- 動力學:模擬液體和固體的互動情形
*如需包含計算流體動力學的即時方向指引,請參閱 Creo Simulation Live (CSL)。
模擬案例研究
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CFD 技術的最新進展
一般而言,CFD 必須由訓練有素的專家來進行。然而,科技的快速發展使得設計人員和工程師得以獨立進行 CFD 模擬。此外,過去曠日廢時的工作現在只需幾分鐘或幾秒鐘即可完成,因此可以提供即時設計支援。