Inhaltsverzeichnis:
- Definition - Was bedeutet Computational Fluid Dynamics (CFD)?
- Techopedia erklärt Computational Fluid Dynamics (CFD)
Definition - Was bedeutet Computational Fluid Dynamics (CFD)?
Computational Fluid Dynamics (CFD) ist ein Zweig der Physik, der sich mit der Untersuchung der Mechanik von Flüssigkeiten befasst: Flüssigkeiten, Plasmen und Gase sowie die darauf einwirkenden Kräfte. CFG basiert auf Navier-Stroke-Gleichungen, die beschreiben, wie Druck, Geschwindigkeit, Dichte und Temperatur eines sich bewegenden Fluids zusammenhängen. Es verwendet numerische Methoden, mathematische Modelle und Softwaretools, um Probleme zu lösen und zu analysieren, bei denen es um Strömungen geht, und verwendet modernste Computerhardware und elegante Programmiertechniken, um die Wechselwirkungen von Flüssigkeiten und Gasen mit Oberflächen gemäß den Randbedingungen zu modellieren und zu simulieren. Dies gibt Einblick in Strömungsmuster, die mit herkömmlichen Techniken nur schwer, nur schwer oder gar nicht zu untersuchen sind.
Techopedia erklärt Computational Fluid Dynamics (CFD)
Computational Fluid Dynamics ist ein Zweig der Strömungsmechanik, der verschiedene Algorithmen und numerische Analysen verwendet, um Probleme mit Strömungen zu analysieren und zu lösen. Das Hauptaugenmerk liegt auf der Verwendung von Computern und Datenmodellierung, um zu simulieren und zu analysieren, wie eine Flüssigkeit in Bezug auf eine Oberfläche fließt. Zu den praktischen Anwendungen gehören die Analyse des Luftstroms für ein aerodynamisches Flugzeugdesign oder die Analyse der hydrodynamischen Eigenschaften eines Bootsrumpfs, das industrielle Design von Öl- und Wasserleitungen und vieles mehr.
Eine CFD-Simulation liefert jedoch aufgrund von Ungenauigkeiten oder falschen Schätzungen der eingegebenen Daten kein zu 100 Prozent zuverlässiges Ergebnis. Mathematische Modelle des vorliegenden Problems können ebenfalls unzureichend sein, und die Genauigkeit der Ergebnisse ist durch die verfügbare Rechenleistung begrenzt.
Methodik:
- Physikalische Grenzen des Problems definiert
- Volumen definiert durch die in Zellen oder Maschen unterteilten Grenzen
- Physikalische Modellierung definiert: die Gleichungen von Bewegung, Strahlung, Enthalpie und Artenschutz
- Randbedingungen definiert
- Die Simulation wird gestartet
- Datenanalyse und Visualisierung durchgeführt
Die Hauptkomponenten eines CFD-Konstruktionszyklus sind:
- Analyst - gibt das zu lösende Problem an
- Modell und Methoden - mathematisch ausgedrückt
- Software - verkörpert Wissen und liefert Algorithmen
- Computerhardware - für tatsächliche Berechnungen muss ein Analyst die Simulationsergebnisse überprüfen und interpretieren
