计算流体动力学（CFD）基础知识解析

计算流体动力学是指在计算机辅助设计 (CAD) 软件中执行的仿真和分析，用于计算产品内或产品周围的液体或气体流量及温度等等。

CFD结果展示

这是一种多物理场（Multi-physics)解决方案，因为其涉及多种物理现象的相互作用，包括流体动力学、热力学和传质等。与有限元分析 (FEA) 一样，流体体积被分解成更小的元素，这些元素会组成一个矩阵。除了产品开发和空气动力学之外，CFD 还有许多用途，例如天气预报和视觉效果。

在产品开发中，CFD 使我们能够设计出满足流体流动和传热要求的产品和系统。让我们看看它是如何工作的。

CFD功能介绍

通过使用 CFD 软件，您可以计算和显示流体量，例如：

这些结果可以计算并显示 (1) 在模型中的特定位置；(2) 表面或部件上的最大值或最小值；(3) 当显示在流体中时，结果可以以颜色轮廓、粒子、方向场或流线进行显示。为了进一步促进对运动的理解并加速计算，结果可以显示在特定的剖切面上。

CFD分析流程

可以通过执行以下步骤来执行 CFD：

1.从模型开始

在进入 CFD 仿真环境之前，创建要分析的 3D CAD 零件或装配体。几何图形可以是 CAD 软件原生的，也可以是导入的。

汽车3D数模

2. 定义流体域

仿真中的液体或气体可以是内部的，例如流过管道系统的水，也可以是外部的，例如流过车辆外表面的空气。定义体积区域并将材料属性应用于流体，包括密度、粘度、热膨胀系数、比热容和热导率等。

汽车外部的空气流场

3. 建立边界条件

这些代表了分析模型入口和出口处流体的运动。流体运动可以通过流速、入口和出口压力以及质量流量来定义。对于内部流动，附加边界条件包括涡流入口（具有法向和径向分量的速度），从而模拟移动分量的旋转壁和重力。

采用速度进口的CFD设置

模型中几何形状的规定温度也可以用作边界条件。系统中的热负荷可以定义为热流、热通量、对流和对流辐射。

4 .执行分析

CFD 研究可以作为瞬态运行以查看随时间变化流量和温度的情况，也可以作为稳态运行以查看平衡时的状态。

CFD仿真模拟结果查看

5 .评估结果

如上所述，可以在模型中以图形方式显示各种量，以方便理解系统的状况。

对比分析不同工况下的结果

6优化系统

CFD 分析会随着模型的更改实时更新，为改进模型的操作环境提供即时反馈。

基于CFD分析结果进行优化设计

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