众所周知,CFD(计算流体动力)形式的计算机模拟/虚拟模型技术,极大地降低了产品成本,加快了产品上市时间。然而,许多经营者尚未意识到软件的进步正使得小型和中型企业更易获取利润。多亏了诸如FloEFD(工程流体动力)这一类软件,我们无需再雇用或培训CFD专家,外包分析给咨询公司,或对多个物理原型进行测试。如今在任何规模的公司,接受过一般培训的设计工程师都能够运用其现有的知识成功地进行流体流动和热分析,从而极大减少了所需原型的数量。

实现这一突破是因为FloEFD简化了建立和运行流体流动或热分析的过程。当然,在一些要求高的应用中需要先进的专业知识,调整CFD网格划分和求解设置以便通过收敛求解。然而,我们的经验表明:利用现有知识,设计工程师无需特殊CFD方面的培训,可以解决他们遇到的分析工作的80%-90%。这使得CFD不再局限于专家领域,成为主流趋势,代表了设计过程中的根本性变化。正如CAD从二维转向三维需要思维的飞跃,FloEFD也是如此——而且结果也许更重要。
基于这些因素,CFD的应用范围得到了极大的扩展。虽然汽车工业中的许多经营者可能认为流体流动分析是专门用来研究汽车外观的气体流动,但这实际上只是FloEFD应用的开始。另一个可能想到的显著应用是研究阀内流体以确定阀的尺寸。然而,FloEFD正用于优化设计和制造各种各样的零件,如泵、制动系统、过滤器、燃料电池、集合管、车灯车管、变速器和其他许多组件。值得注意的是,装置或加工过程中的热传导,不可避免地受流体流动效应的影响,因此,FloEFD同样善于分析各种尺寸部件和系统的热效应。
FloEFD仅为一个项目就可能省下数百万
一个工程团队采购任何硬件或软件的最低限度是:可以节省我的时间和金钱吗?FloEFD软件包,一般而言,获得永久许可证的成本在其第一个所应用的项目中就可以收回,然后逐年赚取利润。
对于上述时间和成本论令人信服的证据是由Aberdeen小组进行的一项研究(工程决策支持:驱使做出更好的产品决定和加快产品推向市场的速度)。这项研究首次通过几大关键绩效指标对190家公司进行比较,这些指标同满足成本/收入目标和确定产品推出日期相关,然后将其研究的公司分为三组:“最顶尖的”、“行业平均水平”和“落伍者”。
毫无疑问,行业先驱所采取的策略是尽可能地用虚拟模型替代物理原型。这些行业先驱采用的虚拟模型为平均7.3个,而落后者只有2.8个。下表格是少1.1个物理模型情况下所节省的时间和成本。根据产品的复杂性和虚拟模型数,落伍者需要更多的物理原型。行业先驱平均物理模型为2.7个,而落后者为3.8个,如表1显示:对于低复杂度的产品来说,节省的成本接近于一万美元;而对于高复杂度的产品来说,节省值超过一百万美元。几十年来,工程师和数学家一直试图通过计算流体力学(CFD)仿真,增强对流体力学和热传现象的理解与预测。目标是明确的 —— 由此优化涉及到流体流动方面的产品设计和流程, 将物理实验的需求将到最低,最大限度减少时间,降低成本。

FloEFD推动CFD成为主流工程设计工具
任何一个工程团队都可以使用电脑模拟工程系统,而且下面的概念也无新的变化。数世纪以来,科学家使用数学模型描述我们的世界。牛顿与莱布尼兹分别发展了不同的微积分学以便将动力加入到模型中。事实上,利用一个相对简洁的模型,牛顿预测了行星轨道。该壮举具有革命性意义。它甚至挑战了人类对宇宙的看法。以后的几十年以及几世纪,研究员发现了描述不管是机械、机构、化学甚至整个电磁波领域的各种物理现象的公式。对于流体或者气体的流动,最基本的关系是最初于19世纪早期提出的Navier-Stokes方程。尽管由于现实问题非常复杂,Navier-Stokes方程的作用有限,它很难找到一个解析解法,所以找到利用粗略近似数值方法变得必要,这就有了现在我们熟悉的计算流体动力学。