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数十年来,许多工程师和数学家一直在企图经过“核算流体力学 (CFD) 仿真”这种办法加深对流体力学和传热现象的了解并进步对其猜测的才干。方针十分清晰,即最大程度优化触及流体的产品和工艺的规划,一起最大程度削减试验次数以及花费的时刻和本钱。
可是,曩昔十年左右 CFD 才取得广泛认可并应用于工业规划,这得益于核算才干本钱的大幅下降、更好的数学算法和更易运用的商业 CFD 代码。从 2D 工程图规划过渡到运用实体模型的3D 规划推进了 CFD 的广泛运用和遍及。
“产品生命周期办理 (PLM)”这一概念已家喻户晓并得以全面实施,其主旨是在整个数字化规划和出产进程中重用相同的 3D 数据,然后加快并行工程规划。完成此方针必不可少的一步是将描绘操作形式、结构/机械行为、流体活动/热学行为等内容的剖析和仿真成果嵌入到干流机械规划流程中。现在的并行工程办法一般要求先猜测新规划的可行性和功用,然后再进行重要决议计划,这些决议计划或许影响规划细节,仿真对此类产品的规划至关重要。
机械和结构剖析已很好地嵌入到干流机械规划 (MCAD) 软件中。可是,针对流体和传热进程的闻名的纳维叶-斯托克斯方程在本质上十分复杂并且对错线性的,因而比较针对机械应力和实体变形的方程,经过数学办法求解该方程愈加困难。部分由于这一原因,开发 CFD 软件的公司耗费了更多的精力来加快其数学算法,而不是将软件嵌入到干流机械规划环境中。许多商业
CFD 公司声称其产品可与干流机械规划软件集成,但仔细调查您会发现这儿的“集成”还有许多有待完善之处,也无法满意彻底嵌入的并行工程的需求。
用户需求新的办法进行流体仿真,这种办法可以让 CFD 软件具有经济高效、面向流程的特色并且可以彻底嵌入到干流规划环境中。当规划周期内产生规划改变时,有必要能及时取得仿真成果,只要这样仿真才干发挥其在规划决议计划拟定和优化方面的核心效果。那么,CFD 软件应具有哪些特色和技能需求才干满意上述宏伟方针呢?
首要,CFD 软件有必要可以直接与干流 MCAD 软件的原生 3D CAD 数据交互,保证与不断出现的规划改变坚持同步。现在可以满意此要求的商业 CFD 软件少之又少。大多数 CFD 代码,即使是声称可与机械规划 (MCAD) 软件集成的代码,实践上运用的是 3D 几许体的副本,经过 Parasolid 或 ACIS 等中性格局进行转化并增加边界条件来生成流体剖析模型。这种办法有丧命缺点,并且无法供给彻底嵌入的流体仿真,由于选用副本并对其进行转化这一行为切断了干流机械规划与剖析版别之间的联络。第二,CFD 软件有必要与干流机械规划 (MCAD) 软件具有相同的“观感”,并同享相同的装配体树层次联系等,以便用户在操作 CFD 软件时不必被逼学习新的环境,并可以专心于待处理的实践问题。再次阐明,现在可以满意此要求的商业 CFD 软件少之又少。由于在多种不同 MCAD 软件开发环境中开发用户界面的本钱较高且十分复杂,因而大多数供给商会挑选上述的转化进程。第三,大多数 CFD 软件东西在导入实体模型时遇到的的一个特定问题是:在原始的 MCAD 模型中不存在用于表达(空的)活动空间的离散“方针”,而这些(空的)活动空间是流体模型一切必要用到的。处理此问题时大多数 CFD 代码运用的规范办法是辨认并提取 MCAD模型中的一切“空腔”,将其作为额定的鬼魂“方针”增加至特征树,并为其区分网格。这种办法不能也无法供给彻底嵌入的流体仿真,由于数据一致性以及与原始 CAD 数据的1对1链接将丢掉。
为战胜上述问题,业界开发了一种称为工程流体动力学 (EFD) 的新一代 CFD 软件,这种软件可满意在 3D MCAD 规划环境中彻底嵌入的并行流体仿真的需求。
SOLIDWORKS Flow Simulation 产品可将原生的 SOLIDWORKS 3D CAD 数据直接用于流体仿真,无需任何转化或仿制。SOLIDWORKS Flow Simulation 软件选用一种称为“直接从 CAD 到CFD”的一起技能,这是一种可剖析 CAD 模型的软件流程,它会主动确认流体和实体区域并答应用户一步界说并网格化整个流体区域,此进程中无需用户交互,也无需向 CAD 模型增加虚拟的“方针”。
大多数情况下,流体仿真的意图都是体系地寻觅针对某个特定规划问题的最优处理方案。要完成此意图,工程师有必要模仿很多规划变型,其间的规划变体包括对几许参数以及输入变量、温度和活动条件的改变。如 SOLIDWORKS 3D CAD 这样的现代 MCAD 环境是完成此方针的抱负渠道,由于零件和装配体的参数化和结构化选用了机械规划师十分了解的办法,所以他们可轻
松进行规划改变。为了让其发挥实践效果,SOLIDWORKS CAD 模型不只存储几许参数,还存储流体参数、温度、活动率等等。
这些参数有必要作为根据方针的特征进行存储,并像其他根据方针的数据相同承受办理,以及可直接用来更新仿真软件。SOLIDWORKS Flow Simulation 软件具有这些功用,并运用规划装备等 SOLIDWORKS 特有的参数功用来支撑与多个规划变型的链接。这种办法让体系可以主动且经济高效的对很多规划变量进行仿真,还能盯梢仿真成果归于哪个模型。
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