Wat zijn Computational Fluid Dynamics?

Computational Fluid Dynamics (CFD) is de studie van het gedrag van vloeistoffen, vloeibare en gasvormige, door het gebruik van krachtige computers met numerieke methoden software. Kennis van de interactie van vaste monsters met omringende stromende vloeistoffen is van essentieel belang bij het ontwerp van vele mechanische apparaten. CFD heeft de onderwerpen waaraan vloeistof dynamische studies en experimenten kunnen worden toegepast uitgebreid.

Traditioneel werden computational fluid dynamics studies uitgevoerd in windtunnels en stromend water tanks met echte of model vliegtuigen, auto's en boten. Met het gebruik van CFD, de mechanismen van zulke uiteenlopende evenementen zoals vulkaanuitbarstingen, orkanen, staande vortexen in het water of in de lucht, zeestromingen, de loop van bosbranden en meer zijn potentiële doelwitten. Een beperking van deze studies is kennis van de variabelen die voor elk systeem worden bepaald. Minimale variabelen omvatten temperatuur, druk, en samenstellingen voor systemen ondergaan chemische reacties aan een gedefinieerde grens.

CFD software is gebaseerd op de oplossing van de Navier-Stokes vergelijkingen of vereenvoudigingen daarvan. De variabelen van belang worden voor één bekende grens in het systeem. Een virtuele raster van twee of drie dimensies wordt over het systeem en de vergelijkingen opgelost voor de eigenschappen van de inkomende en uitgaande vloeistof bij elke virtuele grens. De ontwikkeling van CFD-software parallel de beschikbaarheid van rekenkracht, als de algoritmen vereisen herhaalde berekening en optimalisatie tot oplossingen worden gevonden.

Het ontwerp van voertuigen is een frequent doel van vloeistofdynamica experimenten. Lucht stroomt rond auto-effect prestaties, het brandstofverbruik en het geluidsniveau. Vliegtuigen, boten, en vooral ruimte voertuigen vertrouwen op deze studies voor het voorspellen van warmte of ijs opbouw en het stroomlijnen om wrijvingsverliezen te beperken.

Warmteafvoer is een belangrijk onderwerp in computational fluid dynamics. Alle elektronische componenten zijn gevoelig voor de opbouw van warmte en worden vaak ingesloten in kleine dozen met beperkte luchtstroom. Door het gebruik van CFD modellen kunnen ontwerpers componenten beter luchtstroom en koeling te leiden.

De studie van de grenslaag voorwaarden wordt aangepakt door computational fluid dynamics. De grenslaag heeft betrekking op de zeer dunne laag vloeistof die statische langs het oppervlak van een vaste stof die in het pad van een bewegend fluïdum. In deze micro-omgeving is waar corrosie, warmte-overdracht, en component concentratieniveaus zijn het meest kritisch.

Het verwerven van vaardigheden om te werken op het gebied van computational fluid dynamics vereist meestal het onderwijs in de chemische technologie of soortgelijke doeleinden. Een goed begrip van de massa-overdracht, warmte-overdracht, kinetiek en vloeistofdynamica is noodzakelijk. Het gebruik van commerciële CFD applicatie pakketten wordt vaak gegeven door de software bedrijf of de vaardigheden worden ontwikkeld op de baan.

  • Sommige deskundigen in computational fluid dynamics richten op de studie van de vortexen.