Что такое программное обеспечение для анализа термической жидкости?

Что такое программное обеспечение для анализа термической жидкости?

Программное обеспечение для анализа термической жидкости — это программное обеспечение, которое может выражать и анализировать поток жидкости и теплопередачу посредством моделирования, решая смоделированные уравнения с помощью компьютера.

Трудно прочитать движение потока жидкостей, таких как жидкости и газы, из реальных явлений посредством экспериментов. Используя моделирование для визуализации, можно визуально понять «поток», который трудно увидеть, и проанализировать его количественно.

Программное обеспечение для анализа термической жидкости может отображать скорость жидкости, величину давления, распределение температуры, изменение состояния и т. д. и визуально фиксировать их. Это полезно для проверки и анализа выбора оптимального пути потока, формы объекта и максимально достижимой температуры во время настроек моделирования.

Использование программного обеспечения для анализа термической жидкости

Программное обеспечение для анализа термической жидкости используется в различных областях, включая машиностроение и промышленность, а также космическую и аэрокосмическую отрасли. Моделирование эффективно, поскольку тепло и жидкости трудно визуализировать.

Более того, в космической и аэрокосмической отраслях невозможно проводить много реальных экспериментов из-за стоимости и физических соображений. Поэтому очень важно проводить анализ посредством моделирования и проверять возможности в различных средах.

Например, в аэрокосмической промышленности программное обеспечение для анализа тепловой жидкости используется для моделирования конструкции формы хвостового плавника. Это полезно при выборе оптимальной формы хвостового плавника. Кроме того, программное обеспечение для анализа тепловой жидкости широко используется для моделирования движения жидкости по трубопроводу, изменения давления и вращения лопастей винта и других компонентов.

Принцип программного обеспечения для анализа тепловой жидкости

Рисунок 1. Основные уравнения программного обеспечения для анализа тепловой жидкости

Существует три основных уравнения для терможидкостей: уравнение непрерывности (сохранения массы), уравнение сохранения импульса (уравнение Навье-Стокса) и закон сохранения энергии (сохранения энергии). Программное обеспечение для анализа терможидкостей выводит различные физические величины, решая уравнения с помощью компьютера на основе этих физических законов.

1. Уравнение непрерывности (сохранения массы)

Правило заключается в том, что не существует такого явления, как «что-то из ничего», когда жидкость возникает из ничего или внезапно исчезает посреди пустого пространства.

2. Закон сохранения импульса (уравнения Навье-Стокса)

Это закон, согласно которому интенсивность движения объекта не меняется, если к нему не приложена внешняя сила. Фактически, он выводится из уравнений движения Ньютона.

3. Закон сохранения энергии

Это закон, согласно которому энергия не увеличивается и не уменьшается сама по себе, если она не задана извне. Энергия включает внутреннюю энергию, такую ​​как температура, и кинетическую энергию, такую ​​как скорость, но сумма всех их одинакова.

Конфигурация программного обеспечения для анализа терможидкости

Рисунок 2. Конфигурация программного обеспечения для анализа терможидкости

Коммерческое программное обеспечение для анализа тепловых жидкостей часто включает создание модели, выполнение моделирования и постобработку. Однако существуют некоторые программные пакеты, которые включают только часть выполнения моделирования (решатель) или программное обеспечение, предназначенное для части создания модели.

1. Часть предварительной обработки

Предварительная обработка — это процесс создания геометрии для анализа тепловых жидкостей. В большинстве случаев можно использовать такие форматы файлов, как STEP, IGES, Parasolid и т. д., созданные в 3D CAD.

Программное обеспечение для анализа термической жидкости также предоставляет возможность устанавливать граничные условия, например, где жидкость втекает в конструкцию и где температура постоянна. Для выполнения расчетов геометрия модели представлена ​​сеткой, называемой сеткой.

Создание чистой сетки является важным фактором повышения скорости и точности анализа. Программное обеспечение для моделирования оснащено функцией, которая позволяет пользователю легко выбирать размер сетки и автоматически генерировать высококачественную сетку.

2. Часть анализа

Он относится к части программного обеспечения, обычно известной как решатель. Программное обеспечение для анализа термической жидкости в узком смысле этого термина относится к этой части программного обеспечения. Решатели оснащены функциями для решения уравнений непрерывности, уравнений сохранения импульса, уравнений сохранения энергии и т. д.

В настоящее время решатели оснащены возможностью решать более сложные модели и выполнять вычисления на более высоких скоростях в ответ на улучшения производительности компьютеров.

3. Часть постобработки

Визуализируя результаты анализа с помощью 3D-моделей и т. д., можно сделать их более понятными на интуитивном уровне. Функции анализа имеют различные характеристики в зависимости от продукта.

Из результатов расчета можно создать контурные графики, показывающие распределение давления и температуры разными цветами, векторные графики, показывающие поток со стрелками, и потоковые графики с линиями.

Типы программного обеспечения для анализа термической жидкости

Рисунок 3. Схема функций программного обеспечения для анализа тепловых жидкостей

Во-первых, существует два основных метода представления жидкостей: дискретизация одного пространства. Метод конечных элементов и метод конечных объемов являются хорошо известными методами.

С другой стороны, существует метод частиц, который представляет жидкость как совокупность частиц. Как описано выше, существуют различные методы, методики и функции, специфичные для CAE, поэтому необходимо задать оптимальный метод и условия для каждого моделирования в зависимости от моделируемого явления, и важно выбрать программное обеспечение, которое имеет такие функции.

Программное обеспечение для анализа тепловых жидкостей варьируется от простого и удобного в использовании до многофункционального программного обеспечения, которое используется профессионалами в области анализа тепловых жидкостей. Важно учитывать, какие явления вы хотите анализировать и что вам нужно. Кроме того, существуют различия в структуре лицензионного сбора. Выберите наиболее подходящее программное обеспечение после выяснения цели использования и необходимых функций.