什么是熱流體分析軟件?
??熱流體分析軟件是一種軟件,可讓您使用計算機求解模擬流體流動和傳熱的方程,通過模擬表達并分析它。
一般來說,通過實驗很難從實際現(xiàn)象來理解液體、氣體等流體的流動。通過模擬將其可視化,可以直觀地掌握難以看到的“流動”并進行定量分析。
熱流體分析軟件可以讓您表達并直觀地捕獲流體速度、壓力大小、溫度分布、狀態(tài)變化等。在選擇最佳流路、檢查目標(biāo)物體的形狀、模擬設(shè)置期間達到的最高溫度以及執(zhí)行分析時非常有用。
熱流體分析軟件的應(yīng)用
熱流體分析軟件應(yīng)用于多個領(lǐng)域,包括工程、工業(yè)、航天工業(yè)和飛機設(shè)備工業(yè)。模擬之所以有效,是因為熱量和流體很難以視覺方式實際捕捉到。
此外,在航天、航空等行業(yè),出于成本和物理方面的考慮,實際上不可能反復(fù)進行實驗。因此,通過仿真進行分析并驗證各種環(huán)境下的可能性極為重要。
例如,在飛機設(shè)備中,設(shè)計尾翼形狀時,會使用熱流體分析軟件進行模擬。對于選擇最佳尾部形狀很有用。除此之外,熱流體分析軟件還廣泛用于其他目的,包括流體通過管道的運動、壓力的變化以及螺旋葉片的旋轉(zhuǎn)。
熱流體分析軟件原理熱流體有三個基本方程:連續(xù)性方程(質(zhì)量守恒)、動量守恒方程(納維-斯托克斯方程)和能量守恒定律(能量守恒)。熱流體分析軟件通過根據(jù)這些物理定律在計算機上求解方程來導(dǎo)出各種物理量。
1.連續(xù)性方程(質(zhì)量守恒)
這是一條規(guī)則,指出不存在“從無到有地創(chuàng)造出某種東西”這樣的事情,即流體自發(fā)地從真空中流出或突然消失在真空中。
2.動量守恒定律(納維-斯托克斯方程)
該定律指出,除非向物體施加外力,否則物體運動的強度不會改變。它實際上是從牛頓運動方程推導(dǎo)出來的。
3.能量守恒定律
該定律規(guī)定,除非從外部給予能量,否則能量不能自行增加或減少。能量包括溫度等內(nèi)能、速度等動能等,但當(dāng)你將它們相加時,它們是相同的。
熱流體分析軟件的配置商業(yè)熱流體分析軟件通常包括模型創(chuàng)建部分、模擬執(zhí)行部分和后處理部分。然而,有些軟件僅用于仿真執(zhí)行部分(求解器),而另一些軟件僅用于模型創(chuàng)建部分。
1.預(yù)處理部分
預(yù)處理是創(chuàng)建用于熱流體分析的形狀的過程。在許多情況下,您可以使用通過 3DCAD 創(chuàng)建的文件格式,例如 STEP、IGES 和 Parasolid。
熱流體分析軟件還能夠設(shè)置邊界條件,例如流體將在所創(chuàng)建的結(jié)構(gòu)中流動的位置以及溫度恒定的位置。為了執(zhí)行計算,模型的形狀被表示為稱為網(wǎng)格的網(wǎng)格。
創(chuàng)建干凈的網(wǎng)格是加快分析速度和提高準(zhǔn)確性的重要因素。模型創(chuàng)建軟件具有輕松選擇尺寸等并自動生成高質(zhì)量網(wǎng)格的功能。
2.分析部分
它指的是通常稱為求解器的部分。狹義的熱流體分析軟件就是指這部分。該求解器具有求解連續(xù)性方程、動量守恒方程、能量守恒方程等的能力。
如今,它具備了解決更復(fù)雜模型的能力,并且可以因應(yīng)計算機性能的提高而進行高速計算。
3.后處理部分
通過使用 3D 模型可視化分析結(jié)果,您可以更直觀地理解它們。根據(jù)產(chǎn)品的不同,分析功能也有不同的特點。
根據(jù)計算結(jié)果,我們創(chuàng)建使用不同顏色顯示壓力和溫度分布的等高線圖、用箭頭顯示流動狀態(tài)的矢量圖、以及用線條顯示流動的流線圖。