正如您可能聽說過的那樣，Creo 5.0 包含全新的 Creo Flow Analysis 擴展包，這是一個完整的計算流體動力學 (CFD) 的解決方案。對於許多設計工程師來說，這可能是他們第一次有機會使用可以準確地查看液體和氣體在 3D CAD 模型內部及周圍流動情況的工具。比如想要了解泵閥在實際使用中的內部液體或氣體的流動情況，或者希望了解產品的散熱情況。
因此，我們請致力於 CFD 的工程學教授 Kamran Fouladi 為廣大的設計師和工程師簡單的介紹一下 CFD，尤其是那些可能不是模擬專家的設計師和工程師。
CFD 領域已經飛速發展，不再是只有少數人能夠涉及的領域。2008 年，Kamran教授在 LinkedIn 上創建了一個 CFD 小組，當時小組一共有 6 個人。今天，這個 LinkedIn 小組擁有超過 44,000 名成員！
這對這些公司的設計工程師意味著什麼呢？他們可能仍然需要專家分析師來模擬他們的模型，但他們也可能能夠自己分析模型。
以下對於 CFD 學科的新手來說是一個很好的著手點：
那麼，什麼是 CFD 呢？
簡而言之，CFD 是使用計算機對流動運動問題的模擬。更具體地說，它為那些使用計算機和數值算法來求解的流體流動問題提供了近似解決方案。
請注意，仿真並不是完全不需要物理測試，但仿真確實可以補充物理測試的不足。實際上，CFD 在設計和分析過程中具有明顯的優勢。這是因為工程師可以使用它來查找有關流場詳細且全面的信息，並在沒有任何幹預的情況下對其進行可視化。在設計過程中，CFD 是一種進行試驗和錯誤實踐的低成本替代方案，並能夠讓設計人員「假設」各種情況。
在Creo中利用對模型進行CFD模擬
CFD 仿真的三個階段
CFD 仿真過程主要有三個階段：
· 預處理需要建立一個包含幾何形狀的流動區域。必須通過排除對流場沒有顯著影響的任何幾何特徵來簡化模型。但是，應該指出，幾何變化較大時會對模擬的準確性產生不利影響。
流動區域的離散化（網格生成）也發生在這個預處理階段。一般來說，這是模擬中耗費精力最大且耗時最長的部分，因為分析師必須努力尋求最佳網格。
在 CFD 仿真中，解決方案的準確性主要取決於網格點的數量。通常在高梯度區域需要的網格點更多。另一方面，網格尺寸越大，計算成本（時間和內存）越大。
· 執行過程包括設置求解器和數字運算。在求解器設置中，分析人員通過選擇合適的物理和數值模型（包括材料屬性、域屬性、邊界條件、初始條件、數值法和收斂標準）來定義求解器設置。
· 結果的後處理能夠將流場可視化、概括所需的流動特性以及驗證和確定仿真模型。記錄也是後處理階段的重要組成部分。
最佳實踐
CFD 採用迭代過程來實現收斂解，但收斂解並不總是精確的解。這是因為錯誤和不確定性在仿真過程中不可避免。例如，由於在求得收斂解之前停止運行（收斂誤差），或者使用的網格不足（離散誤差），就可能會出現誤差。
同樣，由於求解器設置時選擇的不確定性也可能會導致出現不確定性。例如，沒有一個普遍接受的湍流模型能夠適用於所有流動情況和物理條件。此外，模型的準確性和有效性取決於具體應用。
幸運的是，有一些最佳實踐能夠以參考和策略的形式幫助設計師和分析師進行更精確地進行模擬。
例如，設計人員可以使用這某一種最佳實踐來構建適當的 CFD 仿真模型。這種最佳實踐的原理在於，在並非所有細節都已經確定時，在早期設計階段進行模擬會帶來巨大的好處。
雖然的確不能遺漏重要的幾何細節，但早期的模擬不需要面面俱到。此外，通過這項早期工作還能夠找到合理的方法來處理熱流體問題。
對於複雜一些的問題，設計師應儘早建立概念模型，首先解決簡單的問題，然後繼續解決更複雜的問題，這一點非常重要。更具體地說，他們應該在大小合適的地方應用 CFD 並在模擬成功基礎上繼續拓展。
要點總結
CFD 是一個重要的模擬工具，但對於新用戶來說，並非十分容易上手。也就是說，一些最佳實踐可以幫助這些新手管理錯誤和不確定性並進行可靠的分析。
隨著過去 10 - 20 年模擬技術的進步及其應用的推廣，CFD 已經為成為一個真正的設計工具作好了準備。
「Creo Flow Analysis」擴展功能是一個計算流體動力學(CFD)的解決方案，能讓設計人員、工程師和分析人員直接在Creo中模擬流體流動問題。CAD和CFD之間的無縫工作流程能讓用戶儘早整合分析，並了解產品的功能與性能。該軟體專為設計工程師而設計，易於使用，直接集成到Creo中，高度準確，並能快速提供結果。
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