introduktion til CFD

Computational Fluid Dynamics , eller CFD , er den gren af videnskab og teknik , der bruger numeriske metoder til at løse , analysere og simulere problemer med glidende bevægelser ved at løse Navier-Stokes ligninger . Historisk set var disse typer af problemer er begrænset til at studere strømmen af luften over profiler , men er blevet udvidet til at studere problemer inden for områder som astrofysik og biologi

Historie

Sir Isaac Newton gav verden de grundlæggende ligninger Bevægelsernes der regulerer bevægelsen af genstande , men det var først fransk ingeniør Claude Navier og irske matematiker George Stokes udviklet Navier-Stokes ligninger , som give mulighed for præcise beregninger af et objekts hastighed , tryk og andre kendetegn på enhver og alle punkter i tid . Disse ligninger effektivt giver videnskabsfolk og ingeniører til at skrive programmer, der kan bruges til at simulere strømmen af væske fra et sted til et andet .



Oprindeligt var CFD født ud af behovet for at bruge computere til at analysere forskellige turbinebladets figurer for at afgøre , hvilke af dem var bedre for flyvemaskiner . Det skete i 1930'erne , men CFD som en gren af videnskaben ikke begynde at tage ud indtil 1960'erne som følge af forbedringen af computerkraft . CFD er nu studerede på mange store universiteter og anvendes til mange områder af videnskab .

Metode

Alle CFD analyse og simuleringer er adskilt i tre adskilte dele : en forbehandling, behandling og efterbehandling .



I den præ-behandling fase er et problem defineret . Dette problem er " hvad " af, hvad der skal undersøges . Når problemet er defineret , skal betingelserne være defineret for problemet . Disse er kendt som oprindelige betingelser . Derefter skal randbetingelser defineres til at fungere som grænser for problemet . I denne fase er det også besluttet, hvordan dette problem vil blive undersøgt , såsom hvilken metode til diskretisering , hvad numeriske metoder til at bruge , og hvad programmeringssprog til at bruge .



I behandlingen fase , har computer kode brugt til at løse problemet ved hånden blevet skrevet og opgøres . Denne fase er primært bruger-fri , fordi computeren udfører hundreder og tusinder af beregninger for at simulere problemet på hvert trin i gang . Det endelige resultat af denne fase er en stor samling af data .



I den post -processing fase , har mange tusinde beregninger blevet udført og relevante data for undersøgelsen har været produceret . Disse data er derefter filtreres og omdannes til meningsfulde data .

Fordele

CFD har mange fordele til virksomheder og forskere . Nogle hævder, at bruge en computer til at simulere flow ved hjælp CFD er kapitel og lettere end at bygge de nødvendige maskiner , værktøj og udstyr til fremstilling af en prøve, del og derefter teste det fysisk . CFD producerer også nøjagtige resultater og data for hvert punkt i tid og dermed kan bruges til helt at spore selv en enkelt partikel af en væske fra punkt A til punkt B.

Ulemper

Et af de vigtige spørgsmål for at påberåbe sig CFD-producerede data er verifikation og validering . Før en ny CFD kode eller resultater kan have tillid til , skal det først kontrolleres , at koderne beregne den rigtige ligninger , og derefter resultaterne skal sammenlignes med fysiske , virkelige verden test for at validere nøjagtigheden af beregningerne . På grund af dette , vil CFD ikke og kan ikke bruges som eneste kilde til data for tiden .



En anden stor forhindring for at bruge CFD er begrænsningen på grund af computerkraft . Supercomputere bliver mere og mere kraftfulde hvert år , men reelt komplekse CFD problemer , såsom problemer med at flytte grænser og mange forskellige strømme , kræver datakraft , at selvom det er muligt i dag , er ikke hurtigt nok til at løse i tide .

nuværende og fremtidige arbejde

Aktuelle forskningsemner , der bruger CFD er forstøvning problemer , processen med at dreje strømme af væske , såsom brændstof , i bittesmå dråber af brændstof for at øge brændbarhed . Forskning i atomisering kan give mulighed for en bedre design af brændstofindsprøjtningsenheder , der kan forbedre brændstofeffektiviteten af biler.



fremtidige forskningsemner i CFD bruger den til at analysere biologiske systemer . Den menneskelige krop er en sådan ordning , og vores blodårer , blodkar , nervebaner osv. er ekstremt kompliceret med mange gafler , grene , og størrelser af forskellige ordrer . Forskning i dette område kan bruges til at udvikle medicin, der kan bekæmpe sygdomme gennem avancerede og præcise målretning eller forstå biologiske processer bedre til at forbedre menneskers sundhed .


Kommentarer

Vi ønsker, at dine argumenter og meninger er velkomne. Være objektiv og medfølelse. Mange mennesker læser hvad du skriver. Gør debat til en bedre oplevelse for både dem og dig selv. Mellem 20:00 og 08:00 det er lukket for kommentering og vi fjerner automatisk kommentarer med sjofle ord, defineret af vores moderatorer.

link:

  • Om os
  • Advertising
  • Fortæl redaktionen
  • Få nyhedsbreve
  • RSS-feed

Redaktør: Karin Christofferse
Nyheder redactor: Morten Nyberg

Kundeservice: Stig Ole Salomon,
Flemming Sørensen

Tel: +45 00 99 99 00
Fax: +45 00 99 99 01

© Copyright 2014 Einsten.net - All rights reserved.