一、CFD簡(jiǎn)介

Computational Fluid Dynamics(CFD)即計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)，是流體力學(xué)的一個(gè)分支。它是利用離散數(shù)學(xué)和計(jì)算機(jī)等技術(shù)，通過設(shè)定邊界條件和劃分網(wǎng)格對(duì)流體運(yùn)動(dòng)進(jìn)行模擬，在時(shí)間和空間上定量求解得到流場(chǎng)信息，用于分析和解決實(shí)際問題的一門科學(xué)。近年來，得益于計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，CFD技術(shù)應(yīng)用逐漸被重視，模擬的對(duì)象由簡(jiǎn)單的單相流向復(fù)雜的多相流實(shí)際工程應(yīng)用中的發(fā)展，加之多種物理、化學(xué)反應(yīng)模塊不斷地開發(fā)與完善，通過CFD技術(shù)來指導(dǎo)工業(yè)設(shè)計(jì)與建設(shè)逐步成為現(xiàn)實(shí)。

二、Simdroid軟件學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)

Simdroid支持多種類型的物理場(chǎng)仿真模擬，其CFD模塊在流場(chǎng)計(jì)算中表現(xiàn)良好。Simdroid仿真平臺(tái)提供了創(chuàng)建工程模型、生成計(jì)算區(qū)域、劃分網(wǎng)格、數(shù)值計(jì)算、結(jié)果分析等所有模塊。用戶可以根據(jù)實(shí)際需求，選擇合適的模型、參數(shù)、離散方法以及后處理技術(shù)，像搭積木一樣迅速生成針對(duì)某一流動(dòng)問題的專用軟件，我們稱之為 APP，必要時(shí)還可以根據(jù)結(jié)果和反饋，對(duì)APP進(jìn)行修改和升級(jí)。

雖然我之前學(xué)過流體力學(xué)相關(guān)理論，但并沒有嘗試過流體仿真開發(fā)，直到我學(xué)習(xí)使用Simdroid軟件才開始接觸流體仿真。作為一個(gè)使用Simdroid進(jìn)行流體仿真APP開發(fā)的新手，我很榮幸能分享一下自己做流體仿真APP開發(fā)的經(jīng)驗(yàn)，如有不當(dāng)之處，請(qǐng)各位批評(píng)指正。

1.幾何建模

首先就是建立流動(dòng)模型。與結(jié)構(gòu)分析不同，我們并不需要?jiǎng)?chuàng)建容納流體的結(jié)構(gòu)模型，而是創(chuàng)建流體流過的區(qū)域的模型，即流體域。相對(duì)簡(jiǎn)單的模型可以通過Simdroid三維建模功能直接建模，例如淋浴頭的流體域模型，可以通過拉伸、旋轉(zhuǎn)、陣列等操作建立出來。復(fù)雜的模型曲面多而復(fù)雜，不易創(chuàng)建，例如歧管、頸動(dòng)脈分叉等流體域模型，可以在網(wǎng)上尋找相應(yīng)的stp格式模型導(dǎo)入，我認(rèn)為“導(dǎo)入”這個(gè)功能非常強(qiáng)大，對(duì)于我這樣建模操作能力不太強(qiáng)的人來說，能省去大量用于建模的時(shí)間。

2.網(wǎng)格剖分

其次對(duì)于網(wǎng)格劃分，要選擇合適的網(wǎng)格尺寸，首先就是要設(shè)置邊界名稱，即入口、出口和壁面等。面選擇功能能夠幫助我們快速選擇多個(gè)面，例如對(duì)于淋浴頭流體仿真，壁面需要選擇多個(gè)面，一個(gè)一個(gè)進(jìn)行點(diǎn)選比較麻煩，我們可以用“面選擇”選中所有面，再去掉入口面和出口面，最后只留下壁面?！懊婵刂啤笨梢詭椭覀冞M(jìn)行局部加密，提高網(wǎng)格質(zhì)量，提高計(jì)算精度。例如對(duì)于淋浴頭而言，出口由很多小的圓柱底面組成，通過“面控制”對(duì)出口進(jìn)行更加精確的劃分。

在流體分析時(shí)，一定要根據(jù)實(shí)際情況來正確設(shè)置邊界條件和初始場(chǎng)。對(duì)于淋浴頭流體仿真，分別設(shè)置速度入口和壓力出口以及壁面等邊界條件，最終通過計(jì)算得到結(jié)果。

3. APP開發(fā)

最后通過綁定參數(shù)來對(duì)幾何尺寸、網(wǎng)格大小和流速等物理量進(jìn)行參數(shù)化，并完成APP制作。APP可以直接調(diào)節(jié)幾何尺寸和流體參數(shù)，模擬流體在流經(jīng)淋浴頭時(shí)的速度及壓力分布，模擬結(jié)果可用于指導(dǎo)模型優(yōu)化。

三、總結(jié)

作為實(shí)習(xí)生在進(jìn)行仿真APP開發(fā)的過程中，我認(rèn)為最重要的一點(diǎn)是：無論對(duì)于結(jié)構(gòu)仿真或者流體仿真，都要不斷地學(xué)習(xí)和嘗試Simdroid的各種操作，增進(jìn)對(duì)Simdroid的熟悉程度，這是制作優(yōu)質(zhì)仿真APP不可或缺的前提。在學(xué)習(xí)過程中，我會(huì)經(jīng)?？碨imapps網(wǎng)站上優(yōu)質(zhì)仿真APP的案列和視頻教程，同時(shí)翻閱幫助文檔，并嘗試制作相似模型鞏固學(xué)習(xí)。當(dāng)我遇到問題時(shí)，技術(shù)老師能夠及時(shí)解答我的問題，給予我很大的幫助。感謝云道智造公司能夠給予我寶貴的機(jī)會(huì)進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)的分享和交流。

作者：藺曉俊

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Simdroid試用

? ? ? ?Simdroid是由北京云道智造科技有限公司開發(fā)的基于“仿真平臺(tái)+仿真APP”模式的通用多物理場(chǎng)仿真平臺(tái)。該平臺(tái)具備自主可控的結(jié)構(gòu)、電磁、流體和熱四大物理場(chǎng)求解器和多物理場(chǎng)仿真內(nèi)核，在統(tǒng)一友好的環(huán)境中為仿真工作者提供了前處理、求解分析和后處理工具，同時(shí)其內(nèi)置的APP開發(fā)器支持用戶以無代碼化開發(fā)的方式便捷封裝全參數(shù)化仿真模型及仿真流程，將仿真知識(shí)、專家經(jīng)驗(yàn)轉(zhuǎn)化為可復(fù)用的仿真APP，實(shí)現(xiàn)知識(shí)變現(xiàn)。仿真APP通過APP商店Simapps 實(shí)現(xiàn)在線展示、交易，用戶通過云端快速、便捷、低成本使用各類工業(yè)APP，真正實(shí)現(xiàn)普惠仿真的愿景。Simdroid 已經(jīng)在電力、家電、生物醫(yī)療、電子信息、航空航天等行業(yè)領(lǐng)域得到了廣泛的工程化應(yīng)用。