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一文带你了解CFD及Clabso的应用领域

发表时间: 2019-08-02 17:00:00

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计算流体动力学 (Computational Fluid Dynamics) 简称CFD,经过半个世纪的迅猛发展,这门学科已经是相当的成熟,一个重要的标志就是近几十年来,各种CFD通用软件的陆续出现,成为商品化软件,服务于传统的流体力学和流体工程领域,如航空、航天、船舶、水利等。随着CFD通用软件的性能日益完善,应用的范围也不断的扩大,在化工、冶金、建筑、环境等相关领域中也被广泛应用。


CFD可通过提供模拟真实流动的经济手段补充理论及试验的空缺。更重要的是,CFD提供了廉价的模拟、设计和优化的工具,以及提供了分析三维复杂流动的工具。在复杂的情况下,测量往往是很困难的,甚至是不可能的,而CFD则能方便的提供全部流场范围的详细信息。与试验相比,CFD具有对于参数没有什么限制,费用少,流场无干扰的特点。出于CFD如此多的优点,我们选择它来进行模拟计算。简单来说,CFD所扮演的角色是:通过直观地显示计算结果,对流动结构进行仔细的研究。


CFD在数值研究大体上沿两个方向发展,一个是在简单的几何外形下,通过数值方法来发现一些基本的物理规律和现象,或者发展更好的计算方法;另一个则为解决工程实际需要,直接通过数值模拟进行预测,为工程设计提供依据。




Clabso软件作为一款针对客户需求进行气流分析的辅助软件,在洁净工程、环保工程、公共建筑以及汽车工程等领域发挥强大作用。


01

洁净工程


在工业洁净厂房的设计、施工和运行过程中,洁净房间的气流组织是影响洁净室成功与否的一个重要因素。良好的气流组织,既能保证房间的洁净度等级,又能有效地避免生产过程中的污染与交叉污染。但在设计过程中,房间的气流组织是无法直观显示的,设计者无法直观地检查房间的气流组织是否合理,因此难免会有一些不当甚至是错误的设计。面对此类问题,在设计过程中采用CFD软件进行模拟分析已成为大家的通用方法。


洁净室内部气流分析图


洁净厂房空气龄分析图


02

环保工程


2015年以来,“超净排放”、“超低排放”、“近零排放”等新提法对氮氧化物的排放浓度要求是50mg/Nm3,最新提出的“超超低排放”更是要求排放浓度小于35mg/Nm3。而现实的问题是几乎所有的电厂都已经配套了脱硝设备,要想脱硝的性能得到极佳的发挥,流场是重要的突破口。SCR脱硝中,如果流场没有经过优化,流场分布不理想会造成氨氮混合不均匀、烟道积灰严重、经过催化剂的速度不均匀,最终导致了脱硝效率低下、催化剂寿命降低、氨逃逸严重等问题。SCR烟气脱硝是目前脱硝的主要技术,其导流板的形状和布置方式是保证脱硝效率的关键,CFD的模拟能有效的指导实际SCR系统的设计。


03

公共建筑


随着高层建筑的不断增加,城市空气品质的不断恶化和建筑能耗的急剧增加,使得人们开始关心建筑对周边环境的影响。同时,人们对环境、节能等观念的认同不断增强,以及房地产市场在以“质”为核心的更高层面上展开竞争,越来越多的开发商会更加重视建筑与环境之间的相互关联,CFD技术在建筑规划上的应用也将更加广泛和深入。

在CFD成熟之前,设计师会利用风洞试验的方法来验证设计方案的效果。但这种方法的工作量较大,当设计发生变动时,模型需要重新制作,而且测量流体的速度、压力分布等参数时,还需要比较昂贵的仪器,这些都限制了风洞试验在建筑规划设计中的广泛应用。随着计算机计算速度和存储能力的提高,利用CFD所能模拟的实际问题也越来越多。


                                                                                 建筑大楼整体流场图                                                                建筑大楼局部流场图


04

汽车工程


现在,汽车工程师们正在依靠更多的模拟技术,将提出的新车设计概念付诸实施。计算机辅助工程已经处于革新汽车设计的技术前沿,可以更好地全面提升驾驶体验,改善驾破员和乘客的舒适性和安全性,并且进一步降低油耗。计算流体力学长期以来一直是汽车设计和制造中的一个基本要素,除了航空航天工业外,汽车工业在研究制造中也大量使用了CFD技术。因此,作为工程模拟工具,即使面对最困难的挑战,CFD仍然在许多工业领域中得到很好的应用。

车厢内部速度云图


车厢内部气流组织分析





Clabso模拟仿真软件相对于其他CFD软件而言操作简单易懂,只需要关注于产品的设计参数本身,无需了解复杂繁琐的CFD原理。根据客户需求,可呈现出气体流动的模拟情况,在某些方面可以替代成本昂贵的风洞实验来验证设计及改进设计。与此同时,本软件将核心的计算部分剥离出来部署到强大的计算服务器上,保证了仿真结果的可靠性。可为客户提供快速、便捷、精确、稳定的计算机辅助设计服务,解决客户仿真难,人才缺,费用高的问题。

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