揭秘同步计算流体力学分析

计算流体力学(CFD)分析软件的一个新种类“同步CFD”被证明在分析热、流体和气体流动状况方面效率非常高，帮助工程师在没有CFD 专家的情况，在他们的工作台上就能作出关键的设计决定。这种非常直观的集成在MCAD 环境中的流程，帮助设计工程师在多种汽车部件和系统如加热系统、冷却系统、油路系统、刹车系统、排气系统、车身板件等等产品的设计早期优化设计，降低制造成本。

　　传统和前端CFD 方法在使用上复杂、操作不灵活、或操作耗时，然而使用同步CFD 技术，结构设计团队可以加快设计流程，提高设计效率，减少设计返工，以此提高利润。

　　为什么同步CFD 能缩短设计师的工作流程，提高公司的利润?

　　同步计算流体力学(CFD)是一项突破性技术，使得设计工程师能在整个产品生命周期，在他们熟悉的MCAD界面下，执行前端和同步CFD 分析，从而缩短设计时间，与传统方法和产品相比，缩短时间以数量级计。

　　与传统CFD 工具相比，同步CFD 能缩短高达65-75%的时间，方便用户优化产品性能和可靠性，同时减少实验样品和研发成本，消除由交货期或产品质量问题引起的损失。

　　传统 CFD

　　在传统 CFD 中，首先要将模型从CAD 系统导出，导出的模型再导入到用户的CFD 工具中，然后进行网格划分，求解，结果后处理以及将报告返回给设计团队。CFD 分析部分的工作通常是由专门的分析团队完成，或者外包，因此设计团队必须清楚说明需要解决的问题。当拿到结果报告后，实质上所分析的模型已经“过时”，因为随着设计工作的推进，设计不断更新，因此这就造成了结果总不能及时与设计相匹配。

　　前端 CFD

　　前端 CFD 试图通过CAD 和CFD 工具之间更为合理的界面来缓解上述设计师面临的难题。它带来了更为简洁的模型导入，但是CFD 分析工作仍是在CAD 系统之外进行。CAD 和CFD 工具之间频繁的模型导入可导致信息的减损。

　　同步 CFD

　　同步 CFD 工作流程完全不一样。它无缝集成在MCAD 环境中，所以分析工作是在MCAD 环境中完成。尽管将CFD 无缝集成到CAD 工具中要求高难度技术，然而它却能输送非凡的效益。为取得最佳产品质量必须不断更改设计，所有设计更改直接在CAD 模型上完成，因此保证设计和CFD 分析总是同步。

　　传统 CFD

　　前端 CFD

　　进一步分析CFD 流程，可看到分析过程中的多个步骤。传统和前端CFD 中，需要将模型从CAD 系统中导出，再导入到CFD 工具中，并进行模型处理，使实体模型适合分析之用。当有任何设计更改发生时，如果为了保证设计和分析的同步，这些步骤就必须重复。

　　通常，这个方法要求分析的流体区域是密闭空间。在CAD 术语中，这是指修复几何模型，使得模型缝合起来.，CFD 分析中通常称为“模型处理”。这是CFD 分析必然要求的步骤，因此三个方法都包含此步骤。

　　这些系统要求建立一个空间体，以代表流体区域。大多数传统CFD 网格工具在固体模型上划分网格，因此它们要求提供固体模型。然而，CFD 仿真求解的是流体区域，这就必须在CAD 系统里面用一个大的实体通过布尔操作分割出额外的一个体来。通常这些操作在CAD 系统里面完成，反向得到流体区域，然后转入CFD 系统进行网格划分。

　　同步 CFD

　　然而，同步CFD 却是不同的工作方法。用来做CFD 分析的模型是原始的CAD 模型。这意味着不需要模型转换步骤，设计工程师也从未离开CAD 系统。

　　因此，同步CFD 不需要“模型转换”或“定义流体区域”步骤。网格生成的步骤仍需要，但它所需要的时间仅数分钟，而不是来回反复消耗数小时。

　　同步CFD 提供的另一优势没有体现在图表中。当设计工程师自己操作设计分析后，他们自然很快领会如何在CAD 工具中建立适合分析的模型，消除“模型处理”步骤，因此节省的时间比图表显示的还要多。

#p#分页标题#e#　　用户案例

　　工程师告知其使用软件享受到的优势时，便是对该软件包价值的真正考验。此处就有两个故事表明如今数以千计使用FloEFD 软件的用户对其感到非常满意。

　　Ventrex 汽车：节省50 个模型，上市时间提前四个月

　　正如早前在白皮书中解释的那样，运行虚拟样机而不是制造物理模型能极大地节省时间和成本。这显然是位于奥地利格拉茨的Ventrex 汽车有限公司的经验之谈。该公司为所有主要汽车制造商供应压缩机和空气调节阀。

　　近来的挑战是研发适合新型二氧化碳制冷剂的阀门，其取代了那些适于氢氟碳化合物的阀门。这些新流体在7 倍乃至10 倍更高压力下运行，许多空调系统的部件诸如用于系统排气和进气的阀门需要重新设计……