CAE数值模拟
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CAE(Computer Aided Engineering)数值模拟是指用计算机辅助求解分析复杂工程和产品的结构力学性能,以及优化结构性能等。CAE基于有限元分析(FEM)理论,可研究静态结构分析,动态分析;研究线性、非线性问题;分析结构(固体)、流体、电磁、燃烧等方面。

1.流体力学--摩托车流体动力学模拟

摩托车流体力学模拟

1)测试环境

流体力学是力学的一门分支,是研究流体(包含气体、液体及等离子体)现象以及相关力学行为的科学。流体力学可以按照研究对象的运动方式分为流体静力学和流体动力学,前者研究处于静止状态的流体,后者研究力对于流体运动的影响。流体力学按照应用范围,分为水力学及空气动力学等等。

CFD(Computatinal Fluid Dynanics)模拟环境,由C++编写,包括核心求解器、前处理和后处理及相关辅助工具。可在模拟环境中描述偏微分方程,采用有限体积法对偏微分方程进行求解,支持三维任意多面体网格,因而可以处理复杂的几何外形,支持区域分解并行计算。可模拟复杂流体流动、化学反应、湍流流动、换热分析、气动噪声分析、烧蚀数值模拟、多孔介质流和渗透力学分析等现象,还可以进行固体力学分析、电磁场分析以及金融评估等。

2)测试算例说明

定义摩托车流场几何问题,流体占据的体积被分成离散胞腔,通过控制运动方程等,以便定义物理模型、边界条件,然后求解方程并收敛,求解结果的后处理分析和可视化,以完成对摩托车运动时周围的流场、阻力系数等数值模拟过程。

3)测试结果



参考资料:上海分院   计算生物学最新进展会议志    计算生物学最新进展会议    心电活动的可视化并行计算

2.结构力学--静水压力下的成轴对称细槽数值模拟

静水压力下的成轴对称细槽数值模拟

1)测试环境:

基于有限元分析的结构力学计算模拟环境。主要功能有3D环境下线性或非线性的静态、动态热分析和力学分析,具有良好的非线性静力数值模拟精度,能较好的模拟如机械工程、压力管道、民用设备、桥梁等机构分析,材料热处理和焊接分析等。不仅可以处理常见的固体力学有限元分析,还可以研究,如疲劳断裂、磨损、岩土材料、张力、多孔介质及多物理场耦合分析等。

2)测试算例说明

模拟等厚度薄圆柱容器(厚度0.1米,内半径R=1米,高度L=4米)接受一个内部压力变量时,静水压力随高度变化过程,如图1所示。加载一个对成轴得到2D几何对称性模型,如图2所示。通过计算节点组的位移和元素节点的应力场,进行静水压力的测试。

3)测试结果

3.燃烧模拟--火灾仿真数值模拟

火灾仿真数值模拟

1)测试环境

火灾动力学模拟工具,能模拟火的能量驱动流体流动,重点是计算火灾中烟气流动和热传递过程。使用有限体积技术来计算热辐射、流体流动中存在湍急现象,追踪预测火灾气体的产生和移动,并结合家具、墙壁、地板和顶棚的材料特性来计算火灾的增长和蔓延。该软件的模型的一部分应用在烟气控制和水喷淋及探测器启动的研究,另一部分在民用建筑或工业火灾的重现。解决消防行业中实际的火灾问题。

2)测试算例说明

本测试为火灾发展模拟,为普通家庭环境,有单一着火点及通风口 (窗户)。通过计算,模拟火灾开始后火势发展情况、烟气发展情况及热量传输情况。

3)测试结果处理



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