以最少代价获得

最新认识及最佳设计

我们的理念:通过CFD模拟研究认识流动内在机制、发生的热力学和动力学行为及其对可能涉及的空间和环境产生的影响,以最少的代价获得最优的设计和最佳的产品。我们的服务:研究流动、传热、传质机理,认识新机制,发现新现象,预测新动向;基于CFD分析,进行形状设计,概念设计,最优结构设计
  CFD是Computational Fluid Dynamics(计算流体力学)的简称。简言之,就是应用计算流体力学理论与方法,利用具有超强数值运算能力的电脑,编制计算机运行程序,数值求解满足不同种类流体的运动及传热传质规律的三大守恒定律及附加的各种模型方程所组成的非线性偏微分方程组,得到确定边界条件下的数值解。求解的数值方法有有限差分、有限体积、有限单元、有限分析、边界元、谱方法、摄动法、格子气法等。在航空航天、土木水利、地下渗流、机械动力、能源环保、海洋、石油、化工、空调、交通、电子、生物、气象等几乎所有领域都发挥着越来越重要的作用。其主要特点是经济性、时效性和可靠性,用较少的费用在较短的时间可以获得大量有价值的研究结果,对耗资大、周期长、难度高的实验研究来说,CFD的优点更为突出。因此,将CFD与工程研究相结合,不仅有助于工程设计的改进,而且能减少实验的工作量.可以说,CFD是一种有效和经济的研究手段。
  CFD的目标就是如何高效和高精度地数值求解各种边界条件下的流体(包括气体、液体、多相流体)动力学、热力学方程,得到所关心问题的流体的流动、物质的输运、迁移与扩散、热量和辐射的传递、多相流体的变化、材料的相变、化学反应等基本规律和特征。显然,它受到计算机硬件、数值计算理论和方法等多方面的制约,目前还远没有达到所期望的要求。不过,总的来说已取得了长足的进步。
  CFD的真正发展也就半个多世纪,虽然在20世纪初就开始提出并建立有关流体动力学基本方程和数值求解的数学方法和理论,但随着计算机本身的发展,到20世纪60年代后期才开始有实际意义的发展。到今天,各种优秀的数值计算方法,如MacCormack、Beam-Warming、Lax-Wendroff、 Godunov、TVD、NND、ENO等成为计算空气动力学领域的主导方法,SIMPLE、SIMPER、SIMPLEC等算法成为不可压缩流的流动与传热问题的基本算法。近年来,这些数值方法取得了很大的进展,如古老的有限差分正在焕发青春,取得了关键性突破。Harten等提出的TVD格式及其各种改进格式,对于克服数值耗散引起的光滑抹平效应和数值频散引起的寄生数值振荡问题取得了巨大的进展,并在除空气动力学领域之外的其他许多领域得到广泛应用;多重网格(MG)和预处理共扼梯度法(PCG)的应用,加速了数值解的收敛性;迎风有限元、高分辨率有限元的实际应用,取得了空前的创新;块结构化、非结构化、结构/非结构组合等新型网格生成技术,网格局部加密、自适应网格技术等在处理复杂边界方面得到了非常广泛的实际应用。
  CFD的应用,不外乎表现在基础研究和计算机辅助设计等应用研究两个方面。可用之研究流体力学现象、机理,探索新概念、新规律,研究如何减阻增升、如何以最小的代价实现对流体的有效控制,研究流体的动力学、热力学行为和周围环境影响效应等等;结合CAD/CAE(Compter-Aided-Design/Compter-Aided-Engineering),可用在概念设计、初始结构设计、结构优化设计等,用CFD可以较快地进行技术可行性分析,多方案的优选;在方案的设计阶段,CFD是优化设计的理想工具,如关键零部件及重要部位的外形优化设计、综合优化设计等。
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