شبیه سازی دینامیک سیالات محاسباتی (CFD)
امکان تحلیل جریان داخلی و خارجی حالت پایدار و گذرا در اطراف سازه و از طریق جامدات و سازه‌ها را فراهم می‌کند.
شبیه سازی دینامیک سیالات محاسباتی (CFD)
امکان تحلیل جریان داخلی و خارجی حالت پایدار و گذرا در اطراف سازه و از طریق جامدات و سازه‌ها را فراهم می‌کند.
شبیه‌سازی CFD، سریع و با دقت بالا
شبیه‌سازی‌های دینامیک سیالات محاسباتی (CFD)، افراد را قادر می‌سازد تا محصولاتی را با پیش‌بینی‌های دقیق عملکرد در دنیای واقعی و به سرعت مهندسی کنند. فناوری‌های سیالات، چالش‌های گوناگونی را در صنایع، مانند بهینه‌سازی آیرودینامیک خودروهای مسابقه‌ای، پرواز eVTOL و گواهینامه بهره‌وری سوخت WLTP خودرو، برطرف می‌کنند.
شبیه‌سازی سیالات SIMULIA توسط دو فناوری مکمل هدایت می‌شود که شبیه‌سازی سیالات مقیاس‌پذیر را برای رسیدگی به طیف وسیعی از کاربردهای دنیای واقعی در اختیار مشتریان قرار می‌دهد. PowerFLOW و XFlow فناوری روش شبکه بولتزمن (LBM) در سطح جهانی را برای شبیه‌سازی‌های با دقت بالا ارائه می‌دهند. Fluid Dynamics Engineer با تعبیه CFD در برنامه‌های طراحی، شبیه‌سازی، بهینه‌سازی، مدیریت داده‌ها و هوش تجاری در پلتفرم 3D EXPERIENCE، بینش چند فیزیکی چند مقیاسی را امکان‌پذیر می‌کند. علاوه بر این، یک برنامه قالب‌گیری تزریقی پلاستیک، اعتبارسنجی و بهینه‌سازی طرح‌های قطعات پلاستیکی و ابزار قالب را در اوایل فرآیند توسعه محصول امکان‌پذیر می‌کند.
منبع: 3ds.com
مزایای کلیدی شبیه‌سازی دینامیک سیالات محاسباتی SIMULIA
شبکه‌بندی خودکار، مدل‌سازی، تجسم و طراحی آزمایش‌ها گام راه‌اندازی را حذف می‌کند و به مهندسان اجازه می‌دهد نتایج مورد نیاز خود را سریع‌تر به دست آورند.
شبیه‌سازی آیرودینامیک و آیروآکوستیک را می‌توان در سازه‌های بزرگ و پیچیده و در شرایط دنیای واقعی انجام داد.
در مقایسه با آزمایش تونل باد، شبیه‌سازی سریع‌تر و مقرون‌به‌صرفه‌تر است و می‌تواند در مراحل اولیه چرخه طراحی پیاده‌سازی شود. همچنین می‌تواند رفتاری را که در آزمایش قابل مشاهده نیست، آشکار کند.
شبیه‌سازی سیالات می‌تواند با کمک سایر حیطه‌ها، مانند شبیه‌سازی سازه‌ها، شبیه‌سازی الکترومغناطیسی، شبیه‌سازی ارتعاش-صوتی و شبیه‌سازی سیستم چندجسمی، کامل‌تر شود.
شبیه سازی دینامیک سیالات محاسباتی چرخه‌های طراحی کوتاه‌تر را ممکن می‌سازد و مزیت رقابتی ایجاد می‌کند. علاوه بر آن شبیه‌سازی، تحلیل و بهینه‌سازی را تسریع می‌کند.
مدل‌سازی و شبیه‌سازی یکپارچه به این معنی است که شبیه‌سازی می‌تواند مستقیماً روی هندسه از کتیا یا سالیدورکس در یک محیط طراحی یکپارچه انجام شود. زمان مورد نیاز را نیز برای ساخت مدل کم می‌کند.
فناوری حل‌کننده سیالات SIMULIA
نویر-استوکس
نویر-استوکس
فضای فیزیکی که قرار است شبیه‌سازی شود به زیردامنه‌های کوچک زیادی به نام حجم‌های کنترل یا سلول‌ها تقسیم می‌شود. روش حجم محدود برای گسسته‌سازی معادلات پیوسته که حرکت سیال را توصیف می‌کنند، استفاده می‌شود. این معادلات به عنوان معادلات ناویر-استوکس شناخته می‌شوند. مجموعه معادلات جبری حاصل به صورت تکراری حل می‌شوند تا فشار، سرعت، دما (و سایر کمیت‌های فیزیکی) در هر سلول برای جریان‌های پایدار یا ناپایدار به دست آید. سایر معادلات انتقال گسسته را می‌توان به همین روش حل کرد.
شبکه بولتزمن
سفر خود را همین حالا آغاز کنید
پیشرفت‌های فناوری، باعث ایجاد روش‌های نوآورانه و تقاضاهای رو به رشد صنعت در دنیای سیالات و دینامیک سیالات محاسباتی می‌شوند. با شبیه سازی یک قدم جلوتر از همتایان خود باشید.
سوالات متداول درباره شبیه سازی دینامیک سیالات محاسباتی
شبیه‌سازی دینامیک سیالات محاسباتی (CFD) چیست؟
دینامیک سیالات محاسباتی (Computational Fluid Dynamics) دینامیک سیالات مانند مایعات و گازها و همچنین ذرات معلق و مخلوطی از آنها را شبیه‌سازی می‌کند. رفتار سیالات توسط مدل‌هایی مانند معادلات ناویر-استوکس و روش شبکه بولتزمن، با متغیرهایی مانند فشار، چگالی، ویسکوزیته حجمی، ویسکوزیته دینامیکی، سرعت و شتاب توصیف می‌شود. در بسیاری از موارد، معادلات دینامیک سیالات اغلب هیچ راه حل تحلیلی شناخته شده‌ای ندارند. به خصوص برای رفتارهای پیچیده‌ای مانند آشفتگی (turbulence). بنابراین، برای حل آنها به شبیه‌سازی CFD داریم.
چه روش‌های CFD وجود دارد؟
حل معادلات جریان سیال کار ساده‌ای نیست. گاهی هیچ راه حل تحلیلی عمومی شناخته شده‌ای برای معادلات ناویر-استوکس وجود ندارد. این به این معنی که باید از تکنیک‌های عددی استفاده شود. روش‌های المان مرزی، المان محدود یا تفاضل محدود در ابتدا از رایج‌ترین روش‌های شبیه‌سازی CFD بودند، اما روش‌های حجم محدود در ۲۰ سال گذشته برجسته شده‌اند و اکنون استاندارد هستند. اخیراً، افزایش عملکرد سخت‌افزار به این معنی است که روش‌های شبکه بولتزمن نیز قابل اجرا شده‌اند. از آنجایی که هیچ روش شبیه‌سازی CFD بهترین روش برای همه کاربردها نیست، مهندسان باید ابزار مناسب را برای هر گردش کار صنعتی انتخاب کنند.
روش کوپل اویلری-لاگرانژی کوپل اویلری-لاگرانژی و هیدرودینامیک ذرات هموار برای مسائل اندرکنش سیال-سازه (FSI) با کوپل بالا مانند هیدرولیک تراکم‌ناپذیر ایده‌آل است. این روش‌ها در نرم افزار SIMULIA Abaqus/Explicit پیاده‌سازی شده‌اند.
حل‌کننده حجم محدود برای جریان‌های پایدار یا نسبتاً گذرا، مانند جریان‌های موجود در لوله‌ها، مبدل‌های حرارتی، پمپ‌ها و کاربردهای تهویه مطبوع، مناسب‌تر است. این روش در SIMULIA Fluid Dynamics Engineer (FMK) استفاده می‌شود.
به عنوان یک تکنیک گذرا، روش شبکه بولتزمن برای جریان‌های بسیار گذرا مانند آیرودینامیک و آیروآکوستیک کاربرد بیشتری دارد. این روش می‌تواند مدل‌های بسیار پیچیده را هم از نظر پیچیدگی هندسی و هم از نظر جزئیات مدیریت کند. فناوری LBM همچنین می‌تواند برای کاربردهای چند فازی که مدل‌های پیچیده‌ای را مدیریت می‌کنند که حتی می‌توانند شامل قطعات متحرک دلخواه باشند، مؤثر باشد. Dassault Systèmes SIMULIA دو محصول ارائه می‌دهد که در ادامه معرفی خواهد شد. SIMULIA PowerFLOW برای سناریوهای آیرودینامیکی، آکوستیک و آلودگی رایج در صنایع هوافضا و خودرو ایده‌آل است. در همین حال، SIMULIA XFlow معمولاً برای مسائل پیچیده و چند فازی مانند روانکاری، تلاطم و برخی از کاربردهای علوم زیستی استفاده می‌شود.
تفاوت بین روش ناویه-استوکس و روش شبکه بولتزمن چیست؟
هر دو روش، حل‌کننده‌های قدرتمندی در CFD هستند، اما از رویکردهای متفاوتی استفاده می‌کنند و مزایای متفاوتی دارند. روش‌های ناویر-استوکس، سیال را به صورت یک محیط پیوسته در نظر می‌گیرند، در حالی که روش شبکه بولتزمن، آن را به صورت ذرات گسسته در نظر می‌گیرد.
برای حل محاسباتی معادلات ناویه-استوکس، فضای فیزیکی مورد شبیه‌سازی به زیردامنه‌های کوچک زیادی به نام حجم‌های کنترل یا سلول‌ها تقسیم می‌شود. معادلات در سراسر سلول‌ها گسسته‌سازی می‌شوند و مجموعه معادلات جبری حاصل به صورت تکراری حل می‌شوند تا فشار، سرعت، دما (و سایر کمیت‌های فیزیکی) در هر سلول برای جریان‌های پایدار یا ناپایدار به دست آید. معادلات انتقال گسسته‌سازی شده اضافی را می‌توان به همین روش حل کرد تا سایر پدیده‌های فیزیکی مانند آشفتگی و گونه‌های شیمیایی را نشان دهند.
روش شبکه بولتزمن در شبیه‌سازی CFD، حرکت میکروسکوپی ذرات سیال را در فضا و زمان گسسته ردیابی می‌کند تا جریان گازها و مایعات را شبیه‌سازی کند. فضای سیال به طور خودکار به واکسل‌های مکعبی و مرزها به سطوح گسسته تبدیل می‌شوند و نیاز به تولید شبکه‌های سطحی و حجمی مرسوم را از بین می‌برند. رویکرد مدل‌سازی آشفتگی در مقیاس گردابی بسیار بزرگ (VLES) تضمین می‌کند که ساختارهای سیال ناهمسانگرد با دقت بالا ثبت می‌شوند، که برای گردش‌های کاری آیرودینامیک و آیروآکوستیک بسیار مهم است.
آیا شبیه‌سازی CFD می‌تواند از HPC مانند شتاب‌دهنده GPU، کلاسترها و فضای ابری استفاده کند؟
بله، چندین تکنیک محاسبات با کارایی بالا (HPC) می‌توانند شبیه‌سازی CFD را تسریع کنند. شتاب‌دهی GPU فرآیند شبیه‌سازی را سرعت می‌بخشد و امکان شبیه‌سازی مدل‌های بزرگتر و پیچیده‌تر را در یک ایستگاه کاری واحد فراهم می‌کند. یک GPU می‌تواند قدرت بیش از ۱۰۰۰ هسته CPU را داشته باشد – GPUها هزینه سخت‌افزار را کاهش می‌دهند و ابررایانه‌های دسکتاپ را فعال می‌کنند. شتاب‌دهی چند GPU سرعت بیشتری را فراهم می‌کند و سناریوهای بسیار بزرگ یا پیچیده‌ای را که به روش دیگری قابل شبیه‌سازی نیستند، حل می‌کند. GPU برای همه کدهای CFD مفید است، اما به ویژه برای شبیه‌سازی روش شبکه بولتزمن (LBM) مؤثر است.
از سایر کاربری‌های آباکوس نیز دیدن کنید
درخواست انجام پروژه
انجام پروژه شبیه سازی خود را به ما بسپارید. اگر با کمبود وقت یا عدم تسلط کافی بر محیط شبیه سازی در پروژه دانشگاهی یا صنعتی روبرو هستید، ما به شما یاری می‌دهیم.
شروع کنید
منایع آموزشی و مثال‌هایی برای دانشجویان، متخصصان و شرکت‌ها در دسترس است. شما می‌توانید آموزش شبیه سازی مناسب خود را پیدا کنید.
پشتیبانی
شما می‌توانید اطلاعاتی در مورد انجام پروژه‌ها، دانلود نرم‌افزار، مستندات کاربر، اطلاعات تماس پشتیبانی و ارائه خدمات کسب کنید.