CFD: حقیقت و قصه ها

تا اواخر قرن بیستم ، CFD به طور معمول ابزاری بود که در یک محیط دانشگاهی یا در شرکت های بزرگ هوافضا مورد استفاده قرار می گرفت. در آن زمان ، CFD یک فعالیت بسیار گران و وقت گیر بود. اما طی 10 تا 20 سال گذشته ، روشهای CFD توسعه یافته و قدرت محاسباتی به صورت نمایی رشد کرده است. در نتیجه ، CFD قابل اطمینان تر ، ارزان تر و در دسترس تر می شود. با وجود این روندها ، هنوز هم تعصبات مربوط به CFD وجود دارد. در این مقاله چهار مورد از آنها را مورد بحث قرار می دهیم.

1. CFD قابل اعتماد نیست

معادلات بیشتر نرم افزار CFD معادلات Navier-Stokes است. ثابت شده است که این معادلات صحیح است. هیچ بحثی در مورد آن وجود ندارد. با این حال ، حل معادلات Navier-Stokes به صورت تحلیلی امکان پذیر نیست. بنابراین ، ساده سازی معادلات و حل آنها به روشی تکراری ضروری است. به منظور شبیه سازی جریان گاز یا مایع در یک محیط خاص ، کاربر باید تعیین کند که کدام یک از ساده سازی ها را اعمال می کند. این بستگی به وضعیت موجود دارد. علاوه بر این ، کاربر باید مدل تلاطم مناسب ، شرایط مرزی مناسب و یک روش عددی مناسب را انتخاب کند.

به همین ترتیب ، نتیجه یک شبیه سازی CFD تا حد زیادی به این گزینه ها بستگی دارد و در اینجا می تواند اشتباه شود. گاهی اوقات کاربر برای رسیدن به نتایج سریع ، ساده سازی ها یا مدل های اشتباه را انتخاب می کند. در موارد دیگر ، مدل رایانه ممکن است شرایط مرزی ناشناخته را درخواست کند. در این موارد ، کاربر باید فرضیاتی را انجام دهد و در نتیجه عدم قطعیت های اضافی ایجاد شود.

اگر نتایج شبیه سازی CFD با واقعیت مطابقت نداشته باشد ، این به دلیل نرم افزارهای نرم CFD نیست ، بلکه به دلیل ورودی های اشتباه یا فرضیات کاربر است. تجربه کاربر و امکان اعتبارسنجی CFD در مقایسه با آزمایشات ، قابلیت اطمینان یک شبیه سازی CFD را تعیین می کند.

قیمت کل یک شبیه سازی اولیه CFD تا حد زیادی به کاربرد دقیق بستگی دارد ، اما بین 2. 000 یورو متفاوت است ،- برای تجزیه و تحلیل ساده 2D و 20. 000 یورو ،- برای یک تجزیه و تحلیل پیچیده و وابسته به زمان در صنعت خودرو یا فرآیند. در شبیه سازی های پیگیری ، انواع طراحی شرایط مرزی جایگزین را تجزیه و تحلیل می کنید. این شبیه سازی های پیگیری معمولاً بسیار ارزان تر از اولین شبیه سازی هستند. از آنجا که شما فقط باید مدل CAD و مش را که از قبل موجود است اصلاح کنید. البته ، یک سرمایه گذاری در CFD همیشه باید با جلوگیری از یک فرآیند گران قیمت آزمایش و خطا ، با کاهش هزینه حاصل از آن تعادل داشته باشد.

3. یک مطالعه CFD بیش از حد زمان می برد

همانطور که قبلاً ذکر شد ، CFD از نظر محاسباتی بسیار گران است. با این حال ، به لطف توسعه سریع قدرت محاسباتی و امکان اجرای شبیه سازی های CFD به موازات یک خوشه بزرگ ، زمان اجرا یک شبیه سازی معمولاً چند روز است. همچنین در اینجا ، زمان مورد نیاز کاربر برای تهیه شبیه سازی و پردازش نتایج ، طولانی تر از زمان اجرا شبیه سازی است.

مدت زمان کل یک پروژه CFD (از جمله مدل سازی CAD ، مش ، تنظیم شبیه سازی و پردازش نتایج) بسته به پیچیدگی شبیه سازی ، 2 تا 5 هفته طول می کشد. شبیه سازی های پیگیری بر اساس هندسه CAD موجود معمولاً چند روز طول می کشد.

4- اندازه گیری های فیزیکی همیشه بهتر از شبیه سازی ها هستند

اندازه گیری های فیزیکی قطعاً برای هر پروژه توسعه ارزشمند است ، اما در برخی موارد ، اندازه گیری ها بسیار گران هستند یا حتی امکان پذیر نیستند. علاوه بر این ، یک دستگاه اندازه گیری معمولاً یک ویژگی جریان را فقط در 1 مکان اندازه گیری می کند. این امر باعث می شود بینش در زمینه جریان کلی یا در مکانهایی که انتظار می رود اثرات قابل توجهی در جریان داشته باشید ، دشوار باشد.

معمولاً ترکیبی از شبیه سازی ها و آزمایش فیزیکی ارجح است. هنگام تجزیه و تحلیل نمونه اولیه یا یک محصول یا ساختمان موجود ، اندازه گیری ها می توانند عدم قطعیت ها را کاهش داده و به عنوان اعتبار سنجی روش شبیه سازی عمل کنند. این روش معتبر سپس می تواند برای تجزیه و تحلیل انواع مختلف طراحی استفاده شود. در مراحل اولیه توسعه یک محصول یا ساختمان جدید ، اندازه گیری های فیزیکی امکان پذیر نیست ، به این معنی که تجربه کاربر با شبیه سازی های قابل مقایسه ، قابلیت اطمینان شبیه سازی CFD را تعیین می کند.

2. CFD گران است

هزینه یک شبیه سازی CFD شامل هزینه محاسباتی و "ساعت انسان" است.

هزینه محاسباتی به منظور دستیابی به نتیجه در یک بازه زمانی معقول ، شبیه سازی CFD به یک رایانه قدرتمند یا حتی یک خوشه رایانه نیاز دارد. با این حال ، زمان محاسباتی دیگر گران نیست. برای میانگین سنجش CFD ، هزینه محاسباتی یک عامل مهم در کل هزینه پروژه نیست. با این حال ، این ممکن است در شبیه سازی های بسیار پیچیده و وابسته به زمان باشد.

ساعت مرد ساعت انسان شامل زمان مورد نیاز کاربر برای: -تهیه مدل CA D-ساخت مش محاسبات ی-تنظیم شبیه ساز ی-پردازش نتای ج-تفسیر نتایج

تمام این فعالیت ها برای اطمینان از اینکه نتایج CFD قابل اعتماد است و ارزش افزوده ای را به پروژه مشتری ما اضافه می کند ، ضروری است.

CFD یا نه؟از ما بخواهید مشاوره مستقل

هدف از این مقاله ارائه بینش بیشتر و ایجاد درک بهتر در مورد CFD به عنوان ابزاری برای تجسم و تعیین کمیت جریان سیال در محیط اطراف خود است. بسته به وضعیت دقیق ، CFD می تواند ابزاری مفید باشد یا خیر. در Actiflow می توانیم در مورد بهترین رویکرد برای پروژه خود ، با یا بدون CFD به شما توصیه کنیم. اگر سؤال دارید یا دوست دارید اطلاعات بیشتری کسب کنید ، لطفاً با ما تماس بگیرید.