El CFD se používá pro obě aerodynamické studie, což je možná to, čím je nejznámější, a také analyzovat chování jiných tekutin, jako je palivo procházející kanály, do spalovací komory, výfukové plyny, olej a chladicí kapalina atd.
Z tohoto důvodu vám zde ukážeme, které to jsou nejvýznamnější CFD programy, některé z nich jsou zcela zdarma a s otevřeným zdrojovým kódem, jiné s opravdu drahými licencemi a nejsou dostupné pro každého.
Co je CFD?
El CFD (Computational Fluid Dynamics), nebo Computational Fluid Dynamics, je odvětví inženýrství, které využívá numerické metody a algoritmy k řešení a analýze problémů týkajících se pohybujících se tekutin pomocí počítačové simulace. K tomu používá řadu softwaru, který reaguje na fyzikální rovnice, jako jsou rovnice Navier-Stokes, a jsou implementována iterační řešení, diskretizace tam, kde se tok vyvíjí, a vizualizace, aby bylo možné vidět výsledky.
CFD má širokou škálu aplikací v různých průmyslových odvětvích, jako je analýza aerodynamiky mnoha objektů nebo vozidel, analýza tekutin v motoru nebo turbínách, kompresorech, jaderných reaktorech, klimatizačních systémech, meteorologii a také ve stavebnictví. k analýze budov a konstrukcí, aby odolávaly silám větru a vody, prostřednictvím biomedicíny k simulaci průtoku krve, dýchání nebo také pro průmyslové procesy, jako je vstřikování plastů, slévárny, vytlačování atd.
CFD software: nejlepší programy
Nyní, po tomto krátkém úvodu do CFD, bych zde rád představil software, který lze použít k provádění tohoto typu simulací a studií kapalin (voda, olej, vzduch,...). Zde jsem vybral seznam s některými z nich nejlepší současný CFD software:
Ansys Fluent
Ansys Fluent je CFD simulační software široce používaný v průmyslu, vyvinutý společností ANSYS. Tento nástroj umožňuje inženýrům a vědcům přesně modelovat a analyzovat chování kapalin v široké škále aplikací.
Mezi jeho vlastnosti patří například to, že se jedná o velmi univerzální software pro simulaci velkého množství jevů laminární, turbulentní, vícefázové proudění a dokonce i chemické reakce (například spalování). Nabízí také velkou efektivitu a přesnost, to vše s přívětivým grafickým rozhraním a všemi nástroji, které si dokážete představit. Zahrnuje také rozsáhlou knihovnu výchozích fyzických modelů a přijímá několik rozšíření nebo formátů souborů, se kterými lze pracovat, jako je geometrie (IGES, STEP, Parasolid, ACIS), síť (CDB, Fluent Meshing), výsledky (RES, CASE, DAT) a také skripty pro automatizaci úloh (JOUR).
Star-CCM+
Star-CCM+ Je to další alternativa k předchozí, původně vyvinutá společností CD-adapco a později získaná společností Siemens. Je uznáván pro svou schopnost modelovat a analyzovat širokou škálu fyzikálních jevů, což z něj činí neocenitelný nástroj v různých průmyslových odvětvích.
Mezi vrcholy je třeba uznat, že má a výkonný multifyzikální motor který jde nad rámec jednoduchého CFD, protože dokáže analyzovat také přenosy tepla nebo energie, pevné struktury (FSI), částice, spalování, elektromagnetismus atd. Laboratoř, která se snadno používá, je přizpůsobivá a všestranná. Kromě toho využívá velkou výhodu hardwarového paralelismu, díky čemuž je vhodný pro urychlení simulací na superpočítačích, jako jsou clustery.
Na druhou stranu, pokud jde o soubory, můžete pracovat s geometrií (IGES, STEP, Parasolid, ACIS, STL a další běžné CAD formáty), stejně jako poskytovat výsledky v Excelu, CSV nebo pracovat se sítěmi ve vlastním formátu, i když je lze importovat do jiného softwaru, jako je ANSYS SpaceClaim, pokud chcete…
OpenFOAM
OpenFOAM je open source software pro CFD který jsem sám používal z Linuxu, i když je i pro Windows. Původně byl vyvinut na Imperial College London, v současnosti je spravován a distribuován OpenFOAM Foundation pod GNU General Public License (GPL).
Kromě toho, že je to bezplatný a otevřený zdroj, je další z jeho silných stránek jeho velká všestrannost pro simulaci jednoduchých i složitých toků, spalování, přenosu tepla a další. Taky Díky modulární struktuře je přizpůsobitelný, což vám umožní vytvářet vlastní řešiče nebo fyzické modely, které je přizpůsobíte vašim konkrétním potřebám. Komunita také vytvořila množství doplňkových nástrojů a utilit pro zlepšení svých funkcí, což je velkou pomocí.
Pokud jde o rozšíření, OpenFOAM používá své vlastní formáty souborů pro uložení geometrie, sítě a výsledků simulace. Tato rozšíření jsou .foam, .fvSchemes, .fvSolution a .constant pro geometrii domény výpočtu, numerická schémata pro diskretizaci rovnic, řídicí parametry řešiče a hodnoty fyzikálních vlastností a dalších konstant. Samozřejmě můžete také importovat a exportovat do dalších oblíbených formátů souborů, jako jsou IGES, STL a VTK.
SimScale
SimScale je cloudová softwarová platforma počítačového inženýrství (CAE)., vyvinutý společností SimScale GmbH. Na rozdíl od tradičního simulačního softwaru CFD, který vyžaduje místní instalaci, nabízí SimScale flexibilní a škálovatelný přístup k výkonným simulačním nástrojům prostřednictvím webového prohlížeče.
Kromě snadného použití, možností týmové spolupráce, přístupu k široké škále fyzických modelů, škálovatelnost a multifyzika pro CFD, FEA, tepelnou analýzu atd., také podporuje několik oblíbených formátů souborů pro práci, jako jsou STEP, IGES, Parasolid a STL.
Comsol Multiphysics
COMSOL Multiphysics je výkonný simulační software konečnými prvky vyvinutými COMSOL AB. Tento nástroj vyniká svou schopností modelovat a simulovat širokou škálu fyzikálních jevů, a to jak jednotlivě, tak ve spojení.
Stejně jako konkurence také podporuje multifyziku, má intuitivní rozhraní, velké množství fyzikálních knihoven, flexibilitu při definování vlastních parciálních diferenciálních rovnic (PDE), výkonný post-processing s pokročilými nástroji a bezproblémová integrace s dalším návrhovým softwarem CAD. Za tímto účelem podporuje formáty geometrie, jako jsou STEP, IGES, Parasolid, ACIS, STL a další typy CAD, stejně jako vlastní sítě COMSOL a výsledky v proprietárním formátu COMSOL a CSV a Excel pro následnou analýzu...
SolidWorks
SolidWorks není zrovna CFD simulátor, ale jeden z CAD nástrojů docela populární mezi inženýry. SolidWorks, vyvinutý společností Dassault Systèmes, nabízí kompletní 3D návrhové prostředí pro tvorbu produktů a sestav, ale zahrnul jsem ho, protože vám také umožňuje provádět některé simulace s vašimi 3D modely díky svým nástrojům speciálně navrženým pro tento účel, jako je např. Solidworks Flow Simulator.
Mezi formáty souborů je třeba říci, že SolidWorks používá vlastní nativní formát .sldprt pro jednotlivé díly a .sldasm pro sestavy. Kromě toho také akceptuje STEP, IGES, Parasolid, ACIS, STL a další CAD pro geometrii, obrázky JPEG, BMP, PNG a TIFF, kromě toho je schopen exportovat data do Excelu, PDF, HTML nebo XML.
Autodesk CFD
Autodesk je významný profesionální vývojář softwaru, který vytváří software jako AutoCAD, Fusion360, Revit, Inventor, Maya, 3ds Max, Civil 3D a mnoho dalšího. Dále také vyvinul Autodesk CFD, výpočetní software pro simulaci dynamiky tekutin (CFD). Tento nástroj umožňuje inženýrům a analytikům přesně předpovídat, jak se budou kapaliny a plyny chovat v různých scénářích, a tím optimalizovat návrh produktů a systémů.
To umožňuje provádět simulace tekutin a teplot s dostatečnou přesností, tzn kompatibilní s ostatními produkty Autodesk, který umožňuje například vytvářet v Inventoru nebo AutoCADu a používat návrh v CFD, umožňuje také automatizovat úlohy a zahrnuje velký repertoár analytických nástrojů. Na druhou stranu, mezi akceptovanými formáty souborů má kromě STEP IGES, Parasolid, SAT a dalších proprietárních a bezplatných CAD také svůj vlastní mesh formát a umožňuje exportovat výsledky do proprietárního formátu nebo do CSV či Excelu. .
ostatní
Existuje mnoho dalších, ale tyto jsou nejdůležitější. Navíc je třeba říci, že existují některé vyvinuté zcela pro konkrétní aplikaci. Například mnoho týmů F1 má své vlastní nástroje vytvořené interně a nepoužívá komerční software, protože nemůže být vždy přizpůsoben tomu, co hledají. Jiné oblasti, jako jsou CFD studie v superpočítačových systémech, mohou také zahrnovat jejich vlastní software.
Obrázky | plátno