無縫集成于CAD環(huán)境的CFD

當(dāng)今的并行工程方法往往要求做出可能影響到設(shè)計細節(jié)的重要決策之前，對一個新設(shè)計的可行性和性能進行預(yù)測。仿真在這類產(chǎn)品的設(shè)計中扮演著重要的角色。

　　通過在整個數(shù)位設(shè)計和生產(chǎn)過程中重復(fù)使用同一復(fù)雜三維數(shù)據(jù)來加速并行工程設(shè)計，這一渴望正是“產(chǎn)品生命周期管理”(PLM)概念的源頭。達到這一目標的一個基本步驟就是將分析和仿真結(jié)果 —— 這些結(jié)果描述運行模式、構(gòu)造性能、流體流動/熱量情況等 —— 集成到主流結(jié)構(gòu)設(shè)計流程中。當(dāng)今的并行工程方法往往要求做出可能影響到設(shè)計細節(jié)的重要決策之前，對一個新設(shè)計的可行性和性能進行預(yù)測。仿真在這類產(chǎn)品的設(shè)計中扮演著重要的角色。

　　動力和構(gòu)造分析在主流機械設(shè)計 (MCAD) 軟件中已集成得相當(dāng)不錯。然而，著名Navier-Stokes 方程所描述的流體流動和熱量傳遞過程極度復(fù)雜且非線性，所以，相比描述機械應(yīng)力和固體應(yīng)變的方程，它在數(shù)值求解方面更為困難。這個原因一定程度上導(dǎo)致了一些研發(fā)CFD 軟件的公司將更多的精力花在提高數(shù)值算法上，而不是針對主流機械設(shè)計環(huán)境的集成。很多商用CFD 公司聲明，已經(jīng)集成到了主流機械設(shè)計軟件中，然而，那只是貌似“緊密集成”，實際上，仍有許多問題函待解決，也并不能滿足無縫集成的并行工程的需求。

　　一個新方法…

　　市場需要一個解決流體流動仿真的新方法，它為市場提供無縫集成于主流設(shè)計環(huán)境，且高性價比、過程導(dǎo)向的CFD 軟件。設(shè)計周期中，每一次模型改變的時候都能獲取仿真結(jié)果 —— 只有這樣，仿真才能在決策與優(yōu)化中起到重要作用。那么，滿足這個雄心勃勃目標的CFD 軟件，應(yīng)該具備怎樣的特征及技術(shù)條件?

　　首先，也是最具決定性的一點，CFD 軟件必須直接使用主流MCAD 軟件提供的三維CAD 數(shù)據(jù)，只有這樣，它才能與設(shè)計過程中的每一變化同步。大多數(shù)CFD軟件 —— 包括那些宣稱已經(jīng)與MCAD集成的軟件 —— 實質(zhì)上需要復(fù)制三維模型，轉(zhuǎn)化成中介格式如Parasolid 或ACIS，然后添加邊界條件，以此創(chuàng)建出用于流體流動分析的模型。因為復(fù)制和導(dǎo)入模型在主流機械設(shè)計環(huán)境和分析環(huán)境中產(chǎn)生了分離，這些方法存在明顯缺陷，并且無法提供無縫的流體分析。

　　第二，CFD 軟件必須要有和主流機械分析(MCAD)軟件一樣的“相貌和感覺”，并共用同樣的特征目錄等，這樣用戶無需為使用CFD 軟件而專門學(xué)習(xí)一種新的操作環(huán)境，也讓用戶能專注于解決物理問題。然而，當(dāng)今的商業(yè)CFD 軟件很少能滿足這一點。在不同MCAD 軟件中無縫集成所需的成本和所面臨的難度使得大多數(shù)的軟件商選擇了模型導(dǎo)入方案。

　　第三，很多CFD 工具導(dǎo)入固體模型時的典型問題是對于應(yīng)該使用流體流動分析模式的流體區(qū)域，在原始的MCAD 模型中并不存在一種離散的“對象”。大多數(shù)CFD 軟件處理這類問題的標準方法是定義和分離MCAD 模型中的所有空穴區(qū)域，然后在特征目錄中將他們添加為虛擬的對象，然后劃網(wǎng)格。這種方法沒有也不能提供無縫的流體分析，因為數(shù)據(jù)的連貫性被破壞，與原始CAD 數(shù)據(jù)一對一的聯(lián)系也無法保持。

　　CFD 的一個新分支，即大家所熟知的工程流體力學(xué)(EFD)專為克服此處所描述的問題而打造。

　　FloEFD 的應(yīng)用：FloEFDPro —— 無縫集成在Pro/ENGINEER Wildfire，是Pro/TOOLKIT 的一個應(yīng)用。FloEFDPro 有和 Pro/ENGINEER 一樣的“相貌和感覺”，并共用同樣的特征目錄和幾何模型……

　　FloEFD 的應(yīng)用：FloEFDV5 —— 無縫集成在CATIA V5 中，是Workbench 的一個應(yīng)用。FloEFDV5 有和 CATIA V5 一樣的“相貌和感覺”……