計算流體動力學(CFD)被認為是機械工程的一個重要分支，其重點是分析和解決有關(guān)流體流動的問題。更簡單地說，CFD是應用物理數(shù)學和計算機軟件來理解氣體和液體的流動及其影響。為了達到這個目的，數(shù)值分析和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)被用于執(zhí)行模擬所需的精確計算。在先進的研究方案的背景下，超級計算機的應用在潛在的復雜情況的出現(xiàn)方面是非常需要的。納維-斯托克斯方程是CFD概念的基石，因為這些方程有助于揭示壓力、密度、溫度、速度等之間的關(guān)系。

這篇文章為大家?guī)砻绹?strong>機械工程流體動力學課程輔導。

一、CFD的優(yōu)勢和劣勢

在當今時代，計算流體力學已被注意到應用于從航天工程到體育等不同領(lǐng)域。CFD被廣泛接受是由于幾個因素的催化。CFD的這些優(yōu)點是：

CFD的新設計能夠減少成本和時間，這對用戶來說無疑是非常有利的。

通過CFD的模擬過程可以分析涉及非常困難和有風險的實驗過程的問題，減少了實驗過程中的危險性。

CFD的一個主要優(yōu)勢是提供無限制的細節(jié)。

由于可能生成多個圖形，因此有可能感知結(jié)果的特征，這為產(chǎn)品提供了附加值。

二、計算流體力學缺點

在某些情況下，準確性是毋庸置疑的，這往往使過程的責任受到質(zhì)疑。

CFD的一個主要缺點是存在幾個不完整的模型，經(jīng)常被用來解決復雜的情況，如湍流。

沒有經(jīng)過適當?shù)腃FD技術(shù)培訓的用戶，每次都可能認為PC的輸出是真實的。

一個典型的CFD模擬的不同階段：為了進行適當?shù)腃FD模擬，提供實質(zhì)性的結(jié)果，必須遵循一個連續(xù)的程序來獲得有意義的結(jié)論。下面列出了這些步驟。

1.設定建模目標：在開始模擬過程之前，有必要設定要通過該過程實現(xiàn)的目標。由于弄清目標、所需模型、邊界條件、研究領(lǐng)域等對確保仿真結(jié)果的準確性至關(guān)重要，因此，從這個角度來看，確定假設是非常關(guān)鍵的。

2.創(chuàng)建幾何模型：在確定了仿真過程所需的假設和簡化后，開發(fā)適當?shù)姆抡婺Ｐ褪欠浅Ｖ匾摹＿@個模型可以由CFD軟件包或CAD建模軟件形成，它定義了整個模擬過程的特定方法。

3.設置和創(chuàng)建網(wǎng)格：整個模擬過程的成功取決于將CAD模型轉(zhuǎn)化為小元素的準確性。這是最重要的方面之一，應該在處理幾何和流動方面進行大量考慮。整個網(wǎng)格必須根據(jù)高梯度區(qū)域的識別來完成。

4.定義解算器和物理學：一旦網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)被正確創(chuàng)建，下一步就是根據(jù)問題的性質(zhì)來決定過程中需要的求解器形式。這進一步?jīng)Q定了根據(jù)問題需要一個特定的物理模型。仿真的成功也會受到隨后的操作條件和邊界條件的選擇的影響。

5.解決方案的監(jiān)測和評估：監(jiān)測和評估解決方案應該是下一個步驟，因為提取重要數(shù)據(jù)和消除迭代有助于提高過程的準確性，從而確定流動模式、力量、流量質(zhì)量等。

6.模型的修改：CFD模擬過程的最后一步是審查物理模型和解算器在所提取的結(jié)果方面是否合適。這也有助于確定網(wǎng)格劃分和邊界條件的精確程度。

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