نحوه شروع شبیه سازی CFD برای مبتدیان

CFD (دینامیک سیال محاسباتی) و نرم افزار CFD چیست؟

شبیه سازی برای مبتدیان یا این سؤال که چگونه شروع به محاسبه موارد مکانیک سیالات کنید ، در صورت استفاده از نرم افزار شبکه ، واقعاً پیچیده نیست. CFD (دینامیک سیال محاسباتی) شاخه ای از مکانیک های سیال است که از تجزیه و تحلیل عددی برای حل مشکلاتی که شامل جریان سیال است استفاده می کند. از رایانه ها برای انجام محاسبات مورد نیاز با استفاده از نرم افزار CFD برای شبیه سازی تعامل سیال با مرزهای تعریف شده توسط شرایط اولیه و مرزی استفاده می شود. مکانیک سیال علمی است که رفتار بدنی مایعات را که از نظر ریاضی از طریق معادلات دیفرانسیل ، معادلات ناویر استوکس بیان می شوند ، مطالعه می کند.

معادلات Navier-Stokes

مبنای اساسی تقریباً تمام مشکلات CFD معادلات Navie r-Stokes است. معادلات Navie r-Stokes بیانیه ای از تعادل حرکت است ، اما گاهی اوقات معادلات برای حفاظت از جرم و تعادل انرژی اضافه می شود.

برای حل معادلات Navie r-Stokes ، دامنه سیال باید گسسته شود ، این بدان معنی است که حجم اشغال شده توسط مایع به سلولهای گسسته (مش) تقسیم می شود. روش حجم محدود (FVM) یک روش متداول است که در کدهای CFD مورد استفاده قرار می گیرد ، زیرا در استفاده از حافظه و سرعت محلول مزیتی دارد ، به خصوص برای مشکلات بزرگ ، تعداد زیاد رینولدز جریان های آشفته و جریان منبع (مانند احتراق). روش عنصر محدود (FEM) در تجزیه و تحلیل ساختاری مواد جامد استفاده می شود ، اما برای مایعات نیز کاربرد دارد. روش اختلاف محدود (FDM) از اهمیت تاریخی برخوردار است و اجرای آن آسان است. در حال حاضر فقط در چند کد تخصصی مورد استفاده قرار می گیرد ، که هندسه پیچیده را با دقت و کارآیی بالا کنترل می کنند.

نرم افزار CFD از Nogrid

هیچ نرم افزاری CFD No Grid Points بر اساس روش نقطه ضعف محدود (FPM) (FPM) ، یک بسته نرم افزاری برای کارهای شبیه سازی در منطقه وسیع مشکلات مکانیکی جریان و پیوسته است. این نرم افزار فقط جریان سیال را حل نمی کند ، بلکه در مورد تغییر شکل الاستیک یا پلاستیک نیز مشکل دارد. به طور کلی صحبت می شود ، هیچ نقطه شبکه ای تمام تانسرهای استرس چسبناک و همچنین پلاستیکی و پلاستیک و هر مخلوط آن را در نظر نمی گیرد.

هیچ نقطه شبکه ای بر خلاف محصولات نرم افزاری بر اساس روشهای عددی کلاسیک ، مانند عناصر محدود یا حجم محدود ، که در آن تولید مش مدت زمان زیادی طول می کشد ، نیازی به شبکه یا مش ندارد. در صورت بروز همه مشکلات ، هیچ نقطه شبکه ای به طور عالی قابل استفاده نیست ، جایی که روشهای مبتنی بر شبکه به دلیل بازسازی لازم به محدوده خود می رسند. نرم افزار CFD بر اساس یکی از آخرین فن آوری های منطقه شبیه سازی جریان عددی ساخته شده است.

معرفی نرم افزار CFD در شرکت شما

معرفی نرم افزار CFD در یک شرکت نیاز به برخی از پیش تنظیمات دارد. همانطور که کاربران می دانند ، پارامترها و شرایط زیادی بر ویژگی محصول نهایی و کیفیت آن تأثیر می گذارد. به عنوان مثال اگر ویسکوزیته سیال دقیقاً مشخص نیست ، نتایج شبیه سازی می تواند بسیار متفاوت باشد.

همین مورد برای شرایط اولیه معتبر است. از دیدگاه عملی اغلب نمی توان دمای اولیه یک سیال را به طور کامل اندازه گیری کرد. شرکت ها در تلاشند تا دما در پروژه های تحقیقاتی را اندازه گیری کنند ، اما دمای اندازه گیری شده اغلب در حال نوسان است (به ویژه در صنعت شیشه).

به تمام این دلایل ، مهندس باید فرضیه هایی را برای شبیه سازی انجام دهد و نتایج شبیه سازی را با آزمایش اثبات و تطبیق دهد.

معمولاً 3 مرحله برای معرفی نرم افزار CFD در شرکت شما لازم است:

1. مرحله مفهوم مفهوم
2. مرحله آزمایشی
3. مرحله تولید

یکی از راه های انجام اثبات مفهوم ، ایجاد معیار و محاسبه این معیارها با ابزار شبیه سازی جدید است. تعداد تغییرات معیار مورد بررسی در این مرحله به شاخه بستگی دارد ، اما نباید از 3 پایین تر باشد. به دلیل فیزیک پیچیده در هر شاخه مطمئناً آزمایشات بیشتری لازم است. در این مرحله اول از ابزار شبیه سازی در مقیاس کوچک استفاده می شود ، با زمان کافی برای کشف روش های مختلف استفاده از آن. برای دستیابی به آنچه در زمینه سازمانی فعلی لازم است ، باید برای این مرحله اثبات مفهوم تعیین شود.

در مرحله دوم ، مرحله آزمایشی ، یک یا چند طراح/مهندسین واجد شرایط شروع به ارزیابی نرم افزار شبیه سازی در محیط تولید داخلی می کنند. کاربران سعی می کنند بهترین توافق بین آزمایش و شبیه سازی را پیدا کنند:

1. تمام داده های تجربی موجود برای مورد تولید یا معیار را اندازه گیری کنید
2. فرآیند را با تطبیق خواص و شرایط محاسبه کنید تا زمانی که به بهترین توافق بین شبیه سازی و واقعیت برسید

پس از مرحله 2 ، کاربر می تواند شروع به تغییر طراحی محصول یا شرایط فرآیند واقعی کند و با شبیه سازی آن را اثبات کند. اگر توافق خوبی برای معیار جدید یافت شود ، این شبیه سازی موفقیت آمیز بود و باید بتواند تغییرات محصول/تولید آینده را به درستی پیش بینی کند.

بیشتر شرایط و خواص ناشناخته در این مرحله آزمایشی یافت می شود. علاوه بر این ، یک مرحله آزمایشی پیش بینی می شود که مشکلات یا مشکلاتی داشته باشد - آنها باید به روش هایی حل شوند که بعداً توسط همه مورد استفاده قرار گیرد. پروژه آزمایشی باید با انواع محصولات مختلف در مکان های مختلف آزمایش کند تا تمام شرایط ممکن در تنظیمات را در بر بگیرد. اهداف یک پروژه آزمایشی برای یک ابزار جدید عبارتند از:

• برای کسب اطلاعات بیشتر در مورد ابزار با جزئیات و برآورد و ارزیابی شرایط ناشناخته و خصوصیات مواد
• برای دیدن اینکه چگونه ابزار متناسب با روند واقعی است
• برای تصمیم گیری در مورد روشهای استاندارد استفاده از ابزاری که برای همه کاربران بالقوه کار خواهد کرد
• برای ارزیابی پروژه آزمایشی در برابر اهداف خود (آیا مزایای آن با هزینه معقول به دست آمده است؟).

سرانجام ، اگر مرحله آزمایشی با موفقیت به پایان رسید ، می توانید مرحله سوم را شروع کنید - مرحله تولید. در این مرحله ، نرم افزار به منظور بهینه سازی یک محصول یا فرآیند به همه طراحان/مهندسان منتقل می شود یا به سادگی بررسی می کند که آیا یک محصول جدید مشکل ایجاد می کند یا به سادگی بدون انجام کاری قبل از تولید ، خوب کار می کند.