CAE數值模擬
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CAE(Computer Aided Engineering)數值模擬是指用計算機輔助求解分析復雜工程和產品的結構力學性能,以及優化結構性能等。CAE基于有限元分析(FEM)理論,可研究靜態結構分析,動態分析;研究線性、非線性問題;分析結構(固體)、流體、電磁、燃燒等方面。

1.流體力學--摩托車流體動力學模擬

摩托車流體力學模擬

1)測試環境

流體力學是力學的一門分支,是研究流體(包含氣體、液體及等離子體)現象以及相關力學行為的科學。流體力學可以按照研究對象的運動方式分為流體靜力學和流體動力學,前者研究處于靜止狀態的流體,后者研究力對于流體運動的影響。流體力學按照應用范圍,分為水力學及空氣動力學等等。

CFD(Computatinal Fluid Dynanics)模擬環境,由C++編寫,包括核心求解器、前處理和后處理及相關輔助工具。可在模擬環境中描述偏微分方程,采用有限體積法對偏微分方程進行求解,支持三維任意多面體網格,因而可以處理復雜的幾何外形,支持區域分解并行計算。可模擬復雜流體流動、化學反應、湍流流動、換熱分析、氣動噪聲分析、燒蝕數值模擬、多孔介質流和滲透力學分析等現象,還可以進行固體力學分析、電磁場分析以及金融評估等。

2)測試算例說明

定義摩托車流場幾何問題,流體占據的體積被分成離散胞腔,通過控制運動方程等,以便定義物理模型、邊界條件,然后求解方程并收斂,求解結果的后處理分析和可視化,以完成對摩托車運動時周圍的流場、阻力系數等數值模擬過程。

3)測試結果



參考資料:上海分院   計算生物學最新進展會議志    計算生物學最新進展會議    心電活動的可視化并行計算

2.結構力學--靜水壓力下的成軸對稱細槽數值模擬

靜水壓力下的成軸對稱細槽數值模擬

1)測試環境:

基于有限元分析的結構力學計算模擬環境。主要功能有3D環境下線性或非線性的靜態、動態熱分析和力學分析,具有良好的非線性靜力數值模擬精度,能較好的模擬如機械工程、壓力管道、民用設備、橋梁等機構分析,材料熱處理和焊接分析等。不僅可以處理常見的固體力學有限元分析,還可以研究,如疲勞斷裂、磨損、巖土材料、張力、多孔介質及多物理場耦合分析等。

2)測試算例說明

模擬等厚度薄圓柱容器(厚度0.1米,內半徑R=1米,高度L=4米)接受一個內部壓力變量時,靜水壓力隨高度變化過程,如圖1所示。加載一個對成軸得到2D幾何對稱性模型,如圖2所示。通過計算節點組的位移和元素節點的應力場,進行靜水壓力的測試。

3)測試結果

3.燃燒模擬--火災仿真數值模擬

火災仿真數值模擬

1)測試環境

火災動力學模擬工具,能模擬火的能量驅動流體流動,重點是計算火災中煙氣流動和熱傳遞過程。使用有限體積技術來計算熱輻射、流體流動中存在湍急現象,追蹤預測火災氣體的產生和移動,并結合家具、墻壁、地板和頂棚的材料特性來計算火災的增長和蔓延。該軟件的模型的一部分應用在煙氣控制和水噴淋及探測器啟動的研究,另一部分在民用建筑或工業火災的重現。解決消防行業中實際的火災問題。

2)測試算例說明

本測試為火災發展模擬,為普通家庭環境,有單一著火點及通風口 (窗戶)。通過計算,模擬火災開始后火勢發展情況、煙氣發展情況及熱量傳輸情況。

3)測試結果處理



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