CFDsimuleringer

CFD-simuleringer er matematisk baserede modeller og numeriske metoder til at forudsige væskestrømme og varmeudveksling i flydende systemer. De løser typisk Navier-Stokes-ligningerne kombineret med energiligninger og eventuelt transport- og reaktionsligninger ved at dele domænet op i et diskret gitter eller mesh. Målet er at få oplysninger om hastigheder, tryk, temperaturer og eventuelle koncentrationer i et givet område uden at udføre fysiske prøver.

De mest anvendte numeriske tilgange inkluderer finite volume method (FVM), finite element method (FEM) og finite difference method (FDM). Indenfor turbulens anvendes modeller som RANS, LES eller DNS. CFD-simuleringer kan også involvere multiphasiske strømme, kemiske reaktioner og højder af kompleksitet afhængigt af problemstillingen. En typisk arbejdsproces omfatter problemdefinition, oprettelse af geometri og mesh, valg af fysiske modeller og grænsebetingelser, kørsel af beregninger samt efterbehandling af data. Verificering og validering (V&V) er vigtige for at vurdere pålideligheden af resultaterne.

Anvendelserne spænder bredt fra luftfarts- og bilindustrien til energisektoren, processindustrien, HVAC-systemer og biomedicinske strømme. CFD-simuleringer kan reducere behovet for omkostningstunge fysiske tests og fremskynde designprocesser, men resultaterne afhænger af meshkvalitet, relevante fysiske modeller og præcise grænsebetingelser, hvilket kræver grundig validering.

Softwarelandskabet omfatter både open source-løsninger som OpenFOAM og SU2 og kommercielle pakker som ANSYS Fluent, COMSOL Multiphysics og STAR-CCM+.