CFDanalysointeja

CFDanalysointeja ovat laskennellisia virtaustekniikan simulaatioita, joiden avulla voidaan ennustaa nesteiden ja kaasujen virtausta sekä niihin liittyvää lämmönsiirtoa ja reaktioita ilman kokeellisia mittauksia. Niiden tavoitteena on tarjota tietoa suunnittelun, optimoinnin ja turvallisuusarvioinnin tueksi, sekä ymmärtää monimutkaisia virtaussiltoja, joita kokeellisesti olisi vaikea havaita.

Analyysit rakentuvat geometrian, verkon muodostamisen sekä fysiikan mallintamisen ympärille. Yleisiä discretisointimenetelmiä ovat finite volume, finite element ja finite difference. Turbulenssimalleina käytetään yleisesti RANS-maalitteita (esimerkiksi k-ε ja k-ω), mutta suurempia tarkkuuksia varten tarjolla ovat LES-, DES- ja joskus DNS-mallit. Analyysit voivat käsitellä yksifaasista tai monifaasista virtausta, lämmönsiirtoa sekä kemiallisia reaktioita, ja ne voivat olla sekä laminaarisia että turbulentteja sekä compressible että incompressible -tilanteita.

Prosessi alkaa määrittelystä, ongelman rajauksesta, geometrian ja verkon luomisesta sekä oikeiden rajaopeuksien ja fysiikan valinnasta. Seuraavaksi asetetaan ratkaisuparametrit, suoritetaan laskenta ja seurataan konvergenssia sekä tulosten johdonmukaisuutta. Tulokset esitetään visuaalisesti ja numeerisesti: nopeus- ja painejakaumat, kuumuus-, pintastrain- ja lämpötilakartat sekä suorituskykymittarit kuten drag, lift tai lämmönsiirtokerroin.

CFDanalysointeja hyödynnetään muun muassa auto- ja ilmailuteollisuudessa aerodynamiikan ja lämpöjohtuvuuden optimoinnissa, rakennusten HVAC-simuloinneissa, tuulivoima- ja turbomachinery-sovelluksissa sekä kemian- ja energiateollisuudessa prosessien tehokkuuden parantamiseksi. Menetelmät voivat sisältää sekä kaupallisia että avoimen lähdekoodin ohjelmistoja, ja noudattavat yleisiä verifiointi- ja validointikäytäntöjä sekä epävarmuuksien arviointia.

Lisätietoa: CFD-ohjelmistot, verifiointi ja validointi, virtausteoria.