when we think of CFD (computational

when we think of CFD (computational fluid dynamics) in the aerospace and aeronautical industries, we often limit our thinking to the aerodynamic analysis of wing/tail structure or fuselages. But CFD analysis applies to almost all of the critical components and systems of an aircraft. For example, excessive heat in the electronic components can lead to failure and reliability issues. Fuel delivery and engine cooling systems must be optimized. Cabin air conditioning/heating systems need to be analyzed. And the industry cannot afford to either over-conservatively design these systems (excessive cost) or prove efficiency/reliability by building multiple physical prototypes, testing in labs, and then re-designing, which is a long and expensive process. Because of these issues, CFD comes into play early and throughout the design process for multiple components and systems in the aircraft.

Using CFD is no longer relegated to the realm of the specialist. A new class of CFD analysis software, “Concurrent CFD,” is proving to be highly effective at performing these analyses, enabling design engineers as well as specialists to accelerate key decisions at their workstations as they experiment with design scenarios and as they hone in on the best, most efficient, reliable, and cost-effective design. With CFD embedded into the MCAD environment, this intuitive process allows design engineers to optimize a product during the design stages; and that first physical prototype will often be the design that goes into final manufacturing.

Until recently, the commercial software available for CFD typically has been geared toward only the specialists, limiting its widespread use. Besides being expensive, these tools have been challenging to use. As a result, engineering analysis for applications such as pressure drop, heat transfer, fluid flow, etc. traditionally have been carried out only by CFD specialists in analysis departments, separate from mainstream design and development departments. This limited the number of design approaches tested and taxed the overburdened specialists.

Fortunately, new tools have emerged that embed a complete range of flow analyses within mainstream MCAD toolsets such as CATIA® V5, PTC Creo®, and Siemens NX™. For example, the FloEFD™ design/ analysis technology offered by Mentor Graphics is specifically targeted at the design engineer as well as the specialist. It has the combination of simulation accuracy plus the ease-of-use and speed needed to be used as an integral part of the design process.

With these new CFD tools, a design engineer with standard training and working in any size company can use his or her existing knowledge to successfully perform analyses, all within the familiar MCAD environment of choice. Certainly, there will always be a few very demanding applications where more advanced CFD knowledge is needed to fine-tune the meshing and solver settings to converge to a solution. However, taking CFD out of the exclusive domain of specialists and bringing it into the mainstream enables design engineers with little specific training in CFD to analyze problems in roughly 80 to 90% of the time compared to using traditional tools. This offers designers a fundamental breakthrough in design efficiency.

Characteristics of CFD Targeted at the Design Engineer

For example, some CFD simulation software provides a complete environment for performing analysis such as heat transfer by combining all the phases of analysis in one single package: from solid modeling, to problem set up, running, results visualization, validating the design, and reporting. Figure 1 illustrates some of the important characteristics of CFD software that enables it to be useful to design engineers and not just specialists.

MCAD system embedded

All the designer needs is knowledge of the MCAD system and the physics of the product to use next-generation CFD. After installation, all the menus and commands necessary to run a full CFD flow analysis are created in the MCAD package’s menu system. This CFD embedded within the MCAD system makes it extremely easy to use. The design engineer is already familiar with the menu structures. The CFD analysis tool uses the same GUI structures so the engineer does not have to learn a completely new interface (Figure 2).

The starting point of any heat transfer and fluid flow analysis is to define the overall boundary conditions of the problem. A wizard is available to direct the setup, including the selection of models. This lets a designer take advantage of existing MCAD models for analysis, without having to export or import additional data, saving significant amount of time and effort. The embedded CFD software can use newly created or existing 3D CAD geometry and solid model information to simulate designs in real-world conditions.

Automated cartesian meshing

Once a model is created, the model needs to be meshed. Developing a mesh is one of those skills that previously separated CFD specialists from mechanical design engineers. With FloEFD, meshes are created automatically in a matter of minutes rather than requiring hours of tedious proportioning of regions and cells. The software actually creates an adaptive mesh that reduces the cell size (increasing the resolution of the analysis) to ensure more accurate simulation results in complex areas of the model, as shown in Figure 3.

Easy-to-Use engineer oriented interfaces

Stepping through the analysis process can be very confusing to the non-specialist. However, with a next-generation CFD tool, the design engineer is stepped through the process by wizards that ensure all data such as materials, fluid characteristics, boundary conditions, and execution parameters are properly defined.

Multi-Variant parametric modeling

This feature enables the design engineer to set up a series of experiments and submit multiple analyses for batch runs. The engineer can define a range of values and then modify the design (number of fins on the heat sink, dimensions of an outlet, etc.) or boundary conditions (pressure, flow volume, temperature, etc.) across a spectrum. The software automatically generates a series of analysis runs and submits them for execution. The results of these experiments can be compared and visualized, and then the best design can be chosen.

Laminar-Turbulent transitional modeling

The modeling of a fluid flow is extremely complex while the flow transitions from laminar to turbulent or vice versa. In typical CFD software, this requires two different models and an understanding on the part of the engineer as to which one should be used. A model that senses this transition and automatically employs the correct modeling at the correct time in the transition eliminates the need for two different models and the intervention of the engineer (Figure 4).

Automated/Guaranteed convergence

One of the most difficult tasks even for the CFD specialist is to ensure that the CFD analysis converges. Many factors can contribute to a CFD analysis non-convergence. Model complexity, meshing, boundary conditions, etc. can all cause older-generation software not to converge. The specialist must then experiment, sometimes using trial and error, to urge the software into convergence. With software such as FloEFD, convergence is virtually guaranteed, thus eliminating the need for the design engineer to tweak the model.

These are just some examples of the technologies that enable complex CFD to be put into the hands of the design engineer as well as the specialist.

CFD Analysis from Complex Components to Systems

When we think of CFD analysis, we might limit our thinking to the individual components of an aircraft or satellite, such as the electronics in a navigation computer for proper heat management, the fuel flow through an injector, or the capability of an oil cooling component. We might not imagine, given the size and complexity of a complete system such as fuel delivery, that we could analyze it with all the feet of piping, pumps, valves, etc. in an efficient manner. Using a traditional 3D CFD tool for this type of analysis would create a huge model requiring excessive computing power to analyze.

On the other hand, if we limited our analysis to the straight onedimensional (1D) flow of the fuel through the piping, we would compromise accuracy by not considering the effects of the complex components in the system. A good solution is to analyze the many feet of piping using a 1D CFD analysis software, such as the Mentor GraphicFlowmaster1D flow simulation software, while inserting the models for the more complex components using 3D CFD analysis. Figure 5 shows an example of this type of system: an air-to-air refueling system with pipes and the refueling nozzle and how the combination of the 1D-3D analysis works.

The output from such an analysis could be a determination of the flow rates to refuel the jet or the “water hammer” effects if the aircraft were to suddenly disengage (Figure 6).

Example of Using CFD—Bell Helicopter Improves Safety, Saves Cost on Fuel Tank Design

Requirements

Bell Helicopter manufactures helicopters designed for a broad range of commercial and military applications. The latter class of aircraft includes defensive features designed to protect the helicopter and its occupants in the most adverse situations. Bell Helicopter needed a cost-effective evaluation solution that would give reliable results and guide the design of these and other complex features.

Bell engineers were tasked with reviewing and refining a system that injects nitrogen gas into the helicopter’s fuel tank to displace oxygen as the fuel is consumed. This makes the tank less likely to ignite if it is hit by an incendiary projectile. The incoming nitrogen must fill the tank’s recesses rapidly since, after all, the assumption is that the helicopter is under hostile fire and needs to escape as quickly as possible

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

เมื่อเราคิดว่า ของ CFD (คำนวณพลศาสตร์ของไหล) ในอุตสาหกรรมการบินและอวกาศ และการเดินอากาศ เรามักจะจำกัดความคิดของเราการวิเคราะห์อากาศพลศาสตร์ของโครงสร้างปีก/หางหรือ fuselages แต่ใช้ CFD วิเคราะห์ส่วนประกอบสำคัญเกือบทั้งหมดและระบบของเที่ยวบิน ตัวอย่าง ความร้อนมากเกินไปในชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์สามารถนำไปสู่ความล้มเหลวและความน่าเชื่อถือปัญหา ต้องปรับจัดส่งเชื้อเพลิงและระบบทำความเย็นของเครื่องยนต์ ระบบปรับอากาศ/เครื่องทำความร้อนห้องโดยสารจะวิเคราะห์ได้ และอุตสาหกรรมไม่สามารถ over-conservatively การออกแบบระบบเหล่านี้ (ต้นทุนมากเกินไป) หรือพิสูจน์ประสิทธิภาพ/ความน่าเชื่อถือ ด้วยการสร้างต้นแบบทางกายภาพหลาย การทดสอบในห้องแล็บ แล้ว ออกใหม่ ซึ่งเป็นกระบวนการยาวนาน และราคาแพง เนื่องจากปัญหาเหล่านี้ CFD มา เข้าเล่นก่อน และตลอด ทั้งกระบวนการออกแบบหลายคอมโพเนนต์และระบบในเครื่องบิน ไม่ relegated การใช้ CFD กับขอบเขตของผู้เชี่ยวชาญ ชั้นเรียนใหม่ของซอฟต์แวร์ CFD วิเคราะห์ "พร้อม CFD เป็นการพิสูจน์ให้มีประสิทธิภาพสูงในการวิเคราะห์เหล่านี้ การเปิดใช้งานออกแบบวิศวกรรวมทั้งผู้เชี่ยวชาญเร่งตัดสินใจที่สำคัญที่เวิร์กสเตชันของพวกเขา เป็นพวกเขาทดลองกับสถานการณ์การออกแบบ และพวกเขาเหลาในในการออกแบบที่ดีที่สุด มากที่สุดมีประสิทธิภาพ เชื่อถือได้ และคุ้มค่า ด้วย CFD ถูกฝังอยู่ในสิ่งแวดล้อมมิ กระบวนการนี้ใช้งานง่ายช่วยให้วิศวกรออกแบบเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพของผลิตภัณฑ์ในระหว่างขั้นตอนการออกแบบ และต้นแบบทางกายภาพที่แรกมักจะเป็นการออกแบบไปเป็นผลิตขั้นสุดท้าย Until recently, the commercial software available for CFD typically has been geared toward only the specialists, limiting its widespread use. Besides being expensive, these tools have been challenging to use. As a result, engineering analysis for applications such as pressure drop, heat transfer, fluid flow, etc. traditionally have been carried out only by CFD specialists in analysis departments, separate from mainstream design and development departments. This limited the number of design approaches tested and taxed the overburdened specialists. Fortunately, new tools have emerged that embed a complete range of flow analyses within mainstream MCAD toolsets such as CATIA® V5, PTC Creo®, and Siemens NX™. For example, the FloEFD™ design/ analysis technology offered by Mentor Graphics is specifically targeted at the design engineer as well as the specialist. It has the combination of simulation accuracy plus the ease-of-use and speed needed to be used as an integral part of the design process. With these new CFD tools, a design engineer with standard training and working in any size company can use his or her existing knowledge to successfully perform analyses, all within the familiar MCAD environment of choice. Certainly, there will always be a few very demanding applications where more advanced CFD knowledge is needed to fine-tune the meshing and solver settings to converge to a solution. However, taking CFD out of the exclusive domain of specialists and bringing it into the mainstream enables design engineers with little specific training in CFD to analyze problems in roughly 80 to 90% of the time compared to using traditional tools. This offers designers a fundamental breakthrough in design efficiency. Characteristics of CFD Targeted at the Design Engineer For example, some CFD simulation software provides a complete environment for performing analysis such as heat transfer by combining all the phases of analysis in one single package: from solid modeling, to problem set up, running, results visualization, validating the design, and reporting. Figure 1 illustrates some of the important characteristics of CFD software that enables it to be useful to design engineers and not just specialists. MCAD system embedded All the designer needs is knowledge of the MCAD system and the physics of the product to use next-generation CFD. After installation, all the menus and commands necessary to run a full CFD flow analysis are created in the MCAD package’s menu system. This CFD embedded within the MCAD system makes it extremely easy to use. The design engineer is already familiar with the menu structures. The CFD analysis tool uses the same GUI structures so the engineer does not have to learn a completely new interface (Figure 2). The starting point of any heat transfer and fluid flow analysis is to define the overall boundary conditions of the problem. A wizard is available to direct the setup, including the selection of models. This lets a designer take advantage of existing MCAD models for analysis, without having to export or import additional data, saving significant amount of time and effort. The embedded CFD software can use newly created or existing 3D CAD geometry and solid model information to simulate designs in real-world conditions. Automated cartesian meshing Once a model is created, the model needs to be meshed. Developing a mesh is one of those skills that previously separated CFD specialists from mechanical design engineers. With FloEFD, meshes are created automatically in a matter of minutes rather than requiring hours of tedious proportioning of regions and cells. The software actually creates an adaptive mesh that reduces the cell size (increasing the resolution of the analysis) to ensure more accurate simulation results in complex areas of the model, as shown in Figure 3. Easy-to-Use engineer oriented interfaces Stepping through the analysis process can be very confusing to the non-specialist. However, with a next-generation CFD tool, the design engineer is stepped through the process by wizards that ensure all data such as materials, fluid characteristics, boundary conditions, and execution parameters are properly defined. Multi-Variant parametric modeling This feature enables the design engineer to set up a series of experiments and submit multiple analyses for batch runs. The engineer can define a range of values and then modify the design (number of fins on the heat sink, dimensions of an outlet, etc.) or boundary conditions (pressure, flow volume, temperature, etc.) across a spectrum. The software automatically generates a series of analysis runs and submits them for execution. The results of these experiments can be compared and visualized, and then the best design can be chosen. Laminar-Turbulent transitional modeling The modeling of a fluid flow is extremely complex while the flow transitions from laminar to turbulent or vice versa. In typical CFD software, this requires two different models and an understanding on the part of the engineer as to which one should be used. A model that senses this transition and automatically employs the correct modeling at the correct time in the transition eliminates the need for two different models and the intervention of the engineer (Figure 4). Automated/Guaranteed convergence One of the most difficult tasks even for the CFD specialist is to ensure that the CFD analysis converges. Many factors can contribute to a CFD analysis non-convergence. Model complexity, meshing, boundary conditions, etc. can all cause older-generation software not to converge. The specialist must then experiment, sometimes using trial and error, to urge the software into convergence. With software such as FloEFD, convergence is virtually guaranteed, thus eliminating the need for the design engineer to tweak the model. These are just some examples of the technologies that enable complex CFD to be put into the hands of the design engineer as well as the specialist. CFD Analysis from Complex Components to Systems When we think of CFD analysis, we might limit our thinking to the individual components of an aircraft or satellite, such as the electronics in a navigation computer for proper heat management, the fuel flow through an injector, or the capability of an oil cooling component. We might not imagine, given the size and complexity of a complete system such as fuel delivery, that we could analyze it with all the feet of piping, pumps, valves, etc. in an efficient manner. Using a traditional 3D CFD tool for this type of analysis would create a huge model requiring excessive computing power to analyze. On the other hand, if we limited our analysis to the straight onedimensional (1D) flow of the fuel through the piping, we would compromise accuracy by not considering the effects of the complex components in the system. A good solution is to analyze the many feet of piping using a 1D CFD analysis software, such as the Mentor GraphicFlowmaster1D flow simulation software, while inserting the models for the more complex components using 3D CFD analysis. Figure 5 shows an example of this type of system: an air-to-air refueling system with pipes and the refueling nozzle and how the combination of the 1D-3D analysis works. The output from such an analysis could be a determination of the flow rates to refuel the jet or the “water hammer” effects if the aircraft were to suddenly disengage (Figure 6). Example of Using CFD—Bell Helicopter Improves Safety, Saves Cost on Fuel Tank Design Requirements Bell Helicopter manufactures helicopters designed for a broad range of commercial and military applications. The latter class of aircraft includes defensive features designed to protect the helicopter and its occupants in the most adverse situations. Bell Helicopter needed a cost-effective evaluation solution that would give reliable results and guide the design of these and other complex features. Bell engineers were tasked with reviewing and refining a system that injects nitrogen gas into the helicopter’s fuel tank to displace oxygen as the fuel is consumed. This makes the tank less likely to ignite if it is hit by an incendiary projectile. The incoming nitrogen must fill the tank’s recesses rapidly since, after all, the assumption is that the helicopter is under hostile fire and needs to escape as quickly as possible

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

เมื่อเราคิดว่า CFD (คำนวณพลศาสตร์ของไหล) ในอุตสาหกรรมการบินและอวกาศและการบินเรามักจะ จำกัด การคิดของเราการวิเคราะห์พลศาสตร์ของปีก / โครงสร้างหางหรือลำตัว แต่การวิเคราะห์ CFD นำไปใช้กับเกือบทั้งหมดขององค์ประกอบที่สำคัญและระบบของเครื่องบิน ตัวอย่างเช่นความร้อนมากเกินไปในชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ที่สามารถนำไปสู่ปัญหาความล้มเหลวและความน่าเชื่อถือ การจัดส่งน้ำมันเชื้อเพลิงและระบบระบายความร้อนของเครื่องยนต์จะต้องเพิ่มประสิทธิภาพ ระบบอากาศในห้องโดยสารปรับอากาศ / เครื่องทำความร้อนจะต้องมีการวิเคราะห์ และอุตสาหกรรมไม่สามารถที่จะทั้งอนุรักษ์นิยมมากกว่าการออกแบบระบบเหล่านี้ (ค่าใช้จ่ายที่มากเกินไป) หรือพิสูจน์ประสิทธิภาพ / ความน่าเชื่อถือโดยการสร้างต้นแบบทางกายภาพหลายการทดสอบในห้องปฏิบัติการและจากนั้นอีกครั้งการออกแบบซึ่งเป็นกระบวนการที่ยาวและมีราคาแพง เพราะปัญหาเหล่านี้ CFD มาลงเล่นในช่วงต้นและตลอดขั้นตอนการออกแบบสำหรับส่วนประกอบและระบบในเครื่องบิน. ใช้ CFD เป็นผลักไสไม่ไปยังดินแดนของผู้เชี่ยวชาญที่ ชั้นใหม่ของซอฟต์แวร์การวิเคราะห์ CFD "พร้อมกัน CFD" คือการพิสูจน์ว่ามีประสิทธิภาพสูงในการดำเนินการวิเคราะห์เหล่านี้ช่วยให้วิศวกรด้านการออกแบบเช่นเดียวกับผู้เชี่ยวชาญในการเร่งการตัดสินใจที่สำคัญที่เวิร์กสเตชันของพวกเขาขณะที่พวกเขาทดลองกับสถานการณ์การออกแบบและการที่พวกเขาเหลาใน ที่ดีที่สุดที่มีประสิทธิภาพมากที่สุดและเชื่อถือได้และการออกแบบที่มีประสิทธิภาพ ด้วย CFD ฝังตัวเข้ากับสภาพแวดล้อม MCAD นี้ขั้นตอนการใช้งานง่ายช่วยให้วิศวกรด้านการออกแบบเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพของผลิตภัณฑ์ในระหว่างขั้นตอนการออกแบบ; และต้นแบบทางกายภาพที่แรกที่มักจะได้รับการออกแบบที่จะเข้าสู่การผลิตขั้นสุดท้าย. จนกระทั่งเมื่อเร็ว ๆ ซอฟต์แวร์เชิงพาณิชย์สามารถใช้ได้สำหรับ CFD มักจะได้รับการมุ่งเน้นเฉพาะผู้เชี่ยวชาญที่ จำกัด การใช้งานอย่างกว้างขวาง นอกจากจะมีราคาแพงเครื่องมือเหล่านี้ได้รับความท้าทายที่จะใช้ เป็นผลให้การวิเคราะห์ด้านวิศวกรรมสำหรับการใช้งานเช่นความดันลดลง, การถ่ายเทความร้อน, การไหลของของไหล ฯลฯ ประเพณีที่ได้รับการดำเนินการโดยผู้เชี่ยวชาญเท่านั้น CFD ในแผนกการวิเคราะห์แยกต่างหากจากการออกแบบและการพัฒนากระแสหลักหน่วย นี้ จำกัด จำนวนของการออกแบบวิธีการทดสอบและการเก็บภาษีผู้เชี่ยวชาญหนักอึ้ง. โชคดีที่มีเครื่องมือใหม่โผล่ออกมาว่าฝังช่วงที่สมบูรณ์ของการวิเคราะห์การไหลภายใน toolsets MCAD หลักเช่นCATIA® V5, PTC Creo®และซีเมนส์ NX ™ ยกตัวอย่างเช่นการออกแบบ FloEFD ™ / เทคโนโลยีการวิเคราะห์ที่นำเสนอโดย Mentor Graphics กำหนดเป้าหมายเฉพาะที่วิศวกรออกแบบเช่นเดียวกับผู้เชี่ยวชาญ มันมีการรวมกันของความถูกต้องจำลองรวมทั้งความสะดวกในการใช้งานและความเร็วที่จำเป็นเพื่อนำมาใช้เป็นส่วนหนึ่งของขั้นตอนการออกแบบ. the ด้วยเครื่องมือ CFD ใหม่เหล่านี้วิศวกรออกแบบที่มีการฝึกอบรมที่ได้มาตรฐานและทำงานใน บริษัท ขนาดใดสามารถใช้ของเขา หรือรู้ที่มีอยู่ของเธอประสบความสำเร็จในการดำเนินการวิเคราะห์ทั้งหมดภายในสภาพแวดล้อมที่คุ้นเคย MCAD ของทางเลือก แน่นอนว่ามีจะเป็นไม่กี่ความต้องการใช้งานมากที่มีความรู้สูงขึ้น CFD ที่จำเป็นในการปรับแต่งการตั้งค่าสอดคล้องและแก้จะมาบรรจบกันในการแก้ปัญหา แต่การ CFD ออกจากโดเมนเฉพาะของผู้เชี่ยวชาญและนำมันเป็นหลักช่วยให้วิศวกรออกแบบที่มีการฝึกอบรมเฉพาะเพียงเล็กน้อยใน CFD ในการวิเคราะห์ปัญหาในการประมาณ 80-90% ของเวลาเมื่อเทียบกับการใช้เครื่องมือแบบดั้งเดิม นี้มีนักออกแบบการพัฒนาพื้นฐานในประสิทธิภาพในการออกแบบ. ลักษณะของ CFD เป้าหมายที่วิศวกรออกแบบตัวอย่างเช่นบางซอฟต์แวร์การจำลองCFD มีสภาพแวดล้อมที่สมบูรณ์แบบสำหรับการดำเนินการวิเคราะห์เช่นการถ่ายโอนความร้อนโดยการรวมทุกขั้นตอนของการวิเคราะห์ในแพคเกจเดียวจากของแข็ง การสร้างแบบจำลองในการแก้ไขปัญหาการตั้งค่าการทำงาน, การแสดงผลการตรวจสอบการออกแบบและการรายงาน รูปที่ 1 แสดงให้เห็นถึงบางส่วนของลักษณะที่สำคัญของซอฟต์แวร์ CFD ที่ช่วยให้มันจะเป็นประโยชน์ในการออกแบบวิศวกรและไม่เพียง แต่ผู้เชี่ยวชาญ. ระบบ MCAD ฝังทั้งหมดออกแบบต้องเป็นความรู้ของระบบMCAD และฟิสิกส์ของผลิตภัณฑ์ที่จะใช้ CFD รุ่นต่อไป . หลังจากการติดตั้งทุกเมนูและคำสั่งที่จำเป็นในการทำงานเต็มรูปแบบการวิเคราะห์การไหลของ CFD ถูกสร้างขึ้นในระบบเมนูของแพคเกจ MCAD CFD นี้ฝังอยู่ภายในระบบ MCAD ทำให้มันมากใช้งานง่าย วิศวกรออกแบบที่มีอยู่แล้วคุ้นเคยกับโครงสร้างเมนู เครื่องมือวิเคราะห์ CFD ใช้โครงสร้าง GUI เดียวกันเพื่อให้วิศวกรไม่ได้มีการเรียนรู้แบบใหม่อย่างสมบูรณ์ (รูปที่ 2). จุดเริ่มต้นของการถ่ายโอนความร้อนใด ๆ และการวิเคราะห์การไหลของของไหลคือการกำหนดเงื่อนไขขอบเขตโดยรวมของปัญหาที่เกิดขึ้น ตัวช่วยที่สามารถใช้ได้กับการติดตั้งโดยตรงรวมถึงการเลือกรูปแบบ นี้ช่วยให้นักออกแบบสามารถใช้ประโยชน์จากของที่มีอยู่รุ่น MCAD สำหรับการวิเคราะห์โดยไม่ต้องส่งออกหรือนำเข้าข้อมูลเพิ่มเติมประหยัดจำนวนมากของเวลาและความพยายาม ฝังตัวซอฟต์แวร์ CFD สามารถใช้ที่สร้างขึ้นใหม่หรือที่มีอยู่รูปทรงเรขาคณิตแบบ 3D CAD และข้อมูลรูปแบบของแข็งเพื่อจำลองการออกแบบในสภาวะที่โลกแห่งความจริง. อัตโนมัติสอดคล้องคาร์ทีเซียนเมื่อรูปแบบจะถูกสร้างขึ้นในรูปแบบจะต้องมีตาข่าย การพัฒนาตาข่ายเป็นหนึ่งในทักษะที่แยกออกมาก่อนหน้านี้ผู้เชี่ยวชาญ CFD จากวิศวกรออกแบบเครื่องจักรกล ด้วย FloEFD, ตาข่ายที่ถูกสร้างขึ้นโดยอัตโนมัติในเวลาไม่กี่นาทีแทนที่จะต้องชั่วโมงสัดส่วนที่น่าเบื่อของภูมิภาคและเซลล์ ซอฟแวร์จริงสร้างตาข่ายปรับตัวที่จะช่วยลดขนาดเซลล์ (การเพิ่มความละเอียดของการวิเคราะห์) เพื่อให้แน่ใจว่าผลการจำลองถูกต้องมากขึ้นในพื้นที่ที่มีความซับซ้อนของรูปแบบดังแสดงในรูปที่ 3 วิศวกรง่ายต่อการใช้อินเตอร์เฟซที่มุ่งเน้นการก้าวผ่านขั้นตอนการวิเคราะห์สามารถมากทำให้เกิดความสับสนกับการที่ไม่ใช่ผู้เชี่ยวชาญ แต่ด้วยเครื่องมือที่รุ่นต่อไป CFD วิศวกรออกแบบจะก้าวผ่านกระบวนการโดยพ่อมดที่ให้ข้อมูลทั้งหมดเช่นวัสดุลักษณะของเหลวเงื่อนไขขอบเขตและพารามิเตอร์การดำเนินการที่กำหนดไว้อย่างถูกต้อง. หลายตัวแปรแบบจำลองคณิตศาสตร์คุณลักษณะนี้จะช่วยให้วิศวกรออกแบบในการตั้งค่าชุดการทดลองและส่งวิเคราะห์หลายชุดสำหรับการทำงาน วิศวกรสามารถกำหนดช่วงของค่าแล้วปรับเปลี่ยนการออกแบบ (จำนวนครีบระบายความร้อนขนาดของร้านอื่น ๆ ) หรือเงื่อนไขขอบเขต (ความดันปริมาณการไหลของอุณหภูมิ ฯลฯ ) ทั่วสเปกตรัม ซอฟแวร์โดยอัตโนมัติสร้างชุดของการทำงานการวิเคราะห์และส่งพวกเขาสำหรับการดำเนินการ ผลที่ได้จากการทดลองเหล่านี้สามารถนำมาเปรียบเทียบและมองเห็นแล้วออกแบบที่ดีที่สุดสามารถเลือก. Laminar-ปั่นป่วนในช่วงการเปลี่ยนแปลงการสร้างแบบจำลองการสร้างแบบจำลองการไหลของของเหลวที่มีความซับซ้อนมากในขณะที่การเปลี่ยนจากการไหลราบเรียบไปป่วนหรือในทางกลับกัน ในซอฟต์แวร์ CFD ทั่วไปนี้ต้องใช้สองรูปแบบที่แตกต่างกันและความเข้าใจในส่วนของวิศวกรเป็นที่หนึ่งที่ควรจะใช้ รูปแบบที่รู้สึกเปลี่ยนแปลงนี้และจะมีพนักงานการสร้างแบบจำลองที่ถูกต้องในเวลาที่ถูกต้องในการเปลี่ยนแปลงไม่จำเป็นต้องสำหรับสองรุ่นที่แตกต่างกันและการแทรกแซงของวิศวกร (รูปที่ 4). อัตโนมัติ / บรรจบรับประกันหนึ่งในงานที่ยากที่สุดแม้สำหรับผู้เชี่ยวชาญ CFD เพื่อให้แน่ใจว่าการวิเคราะห์ CFD ลู่ ปัจจัยหลายอย่างที่สามารถนำไปสู่การวิเคราะห์ CFD ที่ไม่บรรจบกัน ความซับซ้อนของโมเดล, สอดคล้อง, เงื่อนไขขอบเขต ฯลฯ ทุกคนสามารถก่อให้เกิดซอฟต์แวร์รุ่นเก่าไม่ได้ที่จะมาบรรจบกัน ผู้เชี่ยวชาญจะต้องทดสอบบางครั้งใช้การทดลองและข้อผิดพลาดเพื่อกระตุ้นให้ซอฟแวร์เข้ามาบรรจบกัน ด้วยซอฟต์แวร์เช่น FloEFD บรรจบมีการประกันจริงจึงไม่จำเป็นต้องสำหรับวิศวกรออกแบบที่สามารถปรับแต่งรูปแบบ. เหล่านี้เป็นเพียงตัวอย่างบางส่วนของเทคโนโลยีที่ช่วยให้ CFD ที่ซับซ้อนที่จะใส่ในมือของวิศวกรการออกแบบเช่นเดียวกับ ผู้เชี่ยวชาญ. วิเคราะห์ CFD จากส่วนประกอบที่ซับซ้อนเพื่อระบบเมื่อเราคิดว่าการวิเคราะห์CFD เราอาจ จำกัด การคิดของเราไปแต่ละองค์ประกอบของเครื่องบินหรือดาวเทียมเช่นอิเล็กทรอนิกส์ในคอมพิวเตอร์ระบบนำทางสำหรับการจัดการความร้อนที่เหมาะสมการไหลของน้ำมันเชื้อเพลิงผ่านหัวฉีด หรือความสามารถในการระบายความร้อนเป็นองค์ประกอบน้ำมัน เราไม่อาจคิดได้รับขนาดและความซับซ้อนของระบบที่สมบูรณ์เช่นการจัดส่งน้ำมันเชื้อเพลิงให้เราสามารถวิเคราะห์ด้วยเท้าทั้งหมดของท่อ, ปั๊ม, วาล์ว, ฯลฯ ในลักษณะที่มีประสิทธิภาพ การใช้เครื่องมือแบบดั้งเดิม 3D CFD สำหรับประเภทของการวิเคราะห์นี้จะสร้างแบบจำลองขนาดใหญ่ที่ต้องใช้พลังในการคำนวณมากเกินไปในการวิเคราะห์. ในทางกลับกันถ้าเรา จำกัด การวิเคราะห์ของเราจะตรง onedimensional (1) การไหลของน้ำมันเชื้อเพลิงผ่านท่อที่เราจะ ประนีประนอมถูกต้องโดยไม่ได้พิจารณาผลกระทบขององค์ประกอบที่ซับซ้อนในระบบ ทางออกที่ดีคือการวิเคราะห์หลายฟุตของท่อโดยใช้ซอฟต์แวร์การวิเคราะห์ 1D CFD เช่นซอฟต์แวร์การจำลองการไหลของเมนเทอร์ GraphicFlowmaster1D ในขณะที่การใส่รูปแบบสำหรับส่วนประกอบที่ซับซ้อนมากขึ้นโดยใช้การวิเคราะห์ 3D CFD รูปที่ 5 แสดงตัวอย่างของประเภทของระบบนี้. ระบบเติมอากาศสู่อากาศที่มีท่อและหัวฉีดเติมน้ำมันและวิธีการรวมกันของการวิเคราะห์ 1D-3D ทำงานผลลัพธ์จากการวิเคราะห์ดังกล่าวอาจจะเป็นความมุ่งมั่นของการไหลอัตราการเติมน้ำมันเจ็ทหรือ "ค้อนน้ำ" ผลกระทบถ้าเครื่องบินที่กำลังจะจู่ ๆ ก็หลุดออก (รูปที่ 6). ตัวอย่างของการใช้เฮลิคอปเตอร์ CFD-Bell ปรับปรุงความปลอดภัยประหยัดค่าใช้จ่ายเกี่ยวกับน้ำมันเชื้อเพลิงการออกแบบถังความต้องการของเฮลิคอปเตอร์เบลล์ผู้ผลิตเฮลิคอปเตอร์ที่ออกแบบมาสำหรับความหลากหลายของการใช้งานในเชิงพาณิชย์และการทหาร ชั้นหลังของเครื่องบินที่มีคุณสมบัติป้องกันการออกแบบมาเพื่อปกป้องเฮลิคอปเตอร์และผู้โดยสารในสถานการณ์ที่เลวร้ายที่สุด เฮลิคอปเตอร์เบลล์ที่จำเป็นในการแก้ปัญหาการประเมินผลที่มีประสิทธิภาพที่จะให้ผลลัพธ์ที่น่าเชื่อถือและเป็นแนวทางในการออกแบบของเหล่านี้และคุณสมบัติอื่น ๆ ที่ซับซ้อน. วิศวกรเบลล์ได้รับมอบหมายกับการตรวจสอบและการปรับแต่งระบบที่ฉีดก๊าซไนโตรเจนเข้าไปในถังน้ำมันเชื้อเพลิงของเฮลิคอปเตอร์เพื่อแทนที่ออกซิเจนเป็นเชื้อเพลิง มีการบริโภค นี้จะทำให้ถังโอกาสน้อยที่จะจุดชนวนถ้ามันจะโดนกระสุนปืนก่อความไม่สงบ ไนโตรเจนที่เข้ามาจะต้องกรอกหลืบถังอย่างรวดเร็วตั้งแต่หลังจากทั้งหมดสมมติฐานคือเฮลิคอปเตอร์ที่อยู่ภายใต้ไฟที่เป็นมิตรและความต้องการที่จะหลบหนีโดยเร็วที่สุด

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

เมื่อเราคิดว่าของ CFD ( คำนวณพลศาสตร์ของไหล ) ในอุตสาหกรรมการบินและอวกาศและการบิน เรามักจะ จำกัด การคิดของเราเพื่อการวิเคราะห์อากาศพลศาสตร์ของปีกหาง fuselages โครงสร้างหรือ แต่การวิเคราะห์ CFD กับเกือบทั้งหมดของส่วนประกอบที่สำคัญและระบบของเครื่องบิน ตัวอย่างเช่น ความร้อนมากเกินไปในชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์อาจนำไปสู่ความล้มเหลวและปัญหาความน่าเชื่อถือเชื้อเพลิงและเครื่องยนต์ ระบบหล่อเย็นต้องมีการปรับให้เหมาะสม ห้องโดยสารร้อนแอร์ระบบ ต้องวิเคราะห์ และอุตสาหกรรมไม่สามารถผ่านอนุรักษ์นิยมออกแบบระบบเหล่านี้ต้นทุน ( มากเกินไป ) หรือพิสูจน์ความน่าเชื่อถือประสิทธิภาพโดยการสร้างต้นแบบทางกายภาพหลาย ๆ การทดสอบในแล็บ และการออกแบบใหม่ ซึ่งมีกระบวนการที่ยาวนานและราคาแพง เพราะปัญหาเหล่านี้ทางมาเข้าเล่นในวัยเด็กและตลอดกระบวนการออกแบบชิ้นส่วนและหลายระบบในเครื่องบิน

การใช้ CFD ไม่มีให้เป็นดินแดนของผู้เชี่ยวชาญ คลาสใหม่ของ CFD การวิเคราะห์ซอฟต์แวร์ " การโทรศัพท์ " จะพิสูจน์ให้มีประสิทธิภาพสูงในการปฏิบัติการวิเคราะห์เหล่านี้งานวิศวกร ออกแบบ รวมทั้งผู้เชี่ยวชาญเพื่อเร่งการตัดสินใจหลักที่เวิร์กสเตชันของพวกเขาที่พวกเขาทดลองกับสถานการณ์การออกแบบและตามที่พวกเขาเหลาใน ที่ดีที่สุด มีประสิทธิภาพมากที่สุด น่าเชื่อถือ และการออกแบบที่มีประสิทธิภาพ กับโปรแกรมที่ฝังตัวในที่นําสมัยสิ่งแวดล้อม กระบวนการนี้ง่ายช่วยให้วิศวกรออกแบบเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพของผลิตภัณฑ์ในระหว่างขั้นตอนการออกแบบและต้นแบบทางกายภาพแรกมักจะเป็นแบบที่ไปในการผลิตสุดท้าย

จนกระทั่งเมื่อเร็ว ๆ , ซอฟต์แวร์เชิงพาณิชย์ที่มีอยู่สำหรับ CFD มักจะได้รับการมุ่งไปเท่านั้น ผู้เชี่ยวชาญการใช้อย่างกว้างขวางของ นอกจากจะราคาแพง เครื่องมือเหล่านี้ได้รับการท้าทายที่จะใช้ ผล การวิเคราะห์ทางวิศวกรรมสำหรับการใช้งาน เช่น ปล่อยความดัน , การถ่ายเทความร้อนการไหลของของเหลว ฯลฯ ซึ่งได้ดำเนินการโดยผู้เชี่ยวชาญด้าน CFD ในแผนกวิเคราะห์ แยกจากหน่วยงานการออกแบบหลักและการพัฒนา นี้ จำกัด จำนวนของวิธีการออกแบบการทดสอบและเก็บภาษีผู้เชี่ยวชาญ overburdened

โชคดี , เครื่องมือใหม่ได้เกิดที่ฝังช่วงที่สมบูรณ์ของการวิเคราะห์การไหลในกระแสหลัก เช่น ®ที่นําสมัย toolsets CATIA V5 ,PTC ครีโอ®และ SIEMENS NX ™ . ตัวอย่างเช่น floefd ™การออกแบบ / การวิเคราะห์เทคโนโลยีเสนอโดยที่ปรึกษากราฟิกโดยเฉพาะเป้าหมายที่วิศวกรออกแบบเช่นเดียวกับผู้เชี่ยวชาญ มันมีการรวมกันของการจำลองความถูกต้องและความสะดวกในการใช้และความต้องการที่จะใช้เป็นส่วนหนึ่งของกระบวนการออกแบบ

นี้ทางเครื่องมือวิศวกรออกแบบด้วยการฝึกอบรมมาตรฐานและทำงานใน บริษัท ขนาดใด ๆสามารถใช้ ของเขาหรือเธอ ความรู้ที่มีอยู่ไปเรียบร้อยแล้วทำการวิเคราะห์ทั้งหมดภายในคุ้นเคยที่นําสมัยสิ่งแวดล้อมเลือก แน่นอน มีเสมอจะมากน้อยการใช้งานที่ขั้นสูงเพิ่มเติม CFD ความรู้ที่จําเป็นในการปรับแต่งเครือข่ายและการตั้งค่าแก้ไปบรรจบกับทางออก อย่างไรก็ตามเอาโปรแกรมออกจากโดเมนเฉพาะของผู้เชี่ยวชาญและนำมันเป็นหลักช่วยให้วิศวกรออกแบบด้วยการฝึกอบรมเฉพาะในทางวิเคราะห์ปัญหาในประมาณ 80 ถึง 90% ของเวลาเมื่อเทียบกับการใช้เครื่องมือแบบดั้งเดิม นี้มีนักออกแบบที่โดดเด่นในประสิทธิภาพพื้นฐานการออกแบบ

ลักษณะ CFD เป้าหมายที่วิศวกรออกแบบ

ตัวอย่าง