10 meilleurs logiciels d'analyse CFD pour le développement de produits avancés

L'analyse CFD permet aux ingénieurs de visualiser, tester et analyser la conception de leurs produits pour détecter des problèmes concernant l'écoulement des fluides, le transfert de chaleur, la turbulence et les m non newtoniens.aterials, etc.

La technologie a permis aux organisations et aux ingénieurs de calculer facilementate leur efficacité de conception à tout moment dans toutes les conditions virtuellesally. En conséquence, cela fait gagner du temps, effort, et argent.

Mais process n'était pas si simple avant. Des tests physiques coûteux étaient le seul moyen de résoudre des problèmes pratiques avant que la simulation ou l’analyse CFD n’interviennent. Cela impliquait rigordes tests approfondis utilisant des prototypes avec de nombreux rappels et échecs.

Outre les tests, vous devez résoudre les problèmes rapidement pour passer la conception en production. Le logiciel d'analyse CFD vous aide dans ce domaine, et c'est ce dont je vais parler dans cet article.

Alors, commençons.

Qu'est-ce que CFD ?

La dynamique des fluides numérique (CFD) est une partie de la mécanique des fluides qui utilise des structures de données et des calculs numériques pour analyser et résoudre les problèmes d'écoulement des fluides (gaz et liquides) tels que les compositions chimiques, la densité et la vitesse.

Et l'outil pour effectuer une analyse CFD et résoudre les problèmes d'écoulement de fluide est le logiciel CFD. Il garantit que les meilleurs concepts de flux sont utilisés dès les premières étapes de la conception du produit pour permettre aux composants de fonctionner efficacement dans diverses conditions.

La CFD facilite l'analyse de problèmes complexes d'écoulement de fluide impliquant des interactions liquide-gaz, fluide-solide ou fluide-fluide. Il utilise des solveurs avancés pour transformer les lois physiques des équations aux dérivées partielles en équations algébriques et les résoudre efficacement.

Les ingénieurs et les analystes utilisent des ordinateurs pour effectuer ces calculs afin de simulerate le fluide circulant librement et son interaction avec les surfaces. Utiliser sophistiquéated'ordinateurs ou de superordinateurs, vous pouvez obtenir desate des solutions à grande vitesse, même pour les problèmes les plus complexes.

La CFD est utilisée dans divers domaines, tels que :

• Ingénierie aérospatiale pour simulerate l'aérodynamique des avions, l'écoulement turbulent/laminaire, l'écoulement compressible/incompressible, la conception des voilures, les machines tournantes, etc.
• Fabrication électronique comme la simulation de batterie, le refroidissement, etc.
• Chauffage, ventilation et climatisation (CVC)
• Automobiles à simulerate l'aérodynamique des pièces automobiles, des tuyaux et des valves
• Prevcavitation en question
• Équipements sportifs et bien plus encore

Comment fonctionne l'analyse CFD ?

En général, l'analyse CFD comprend trois phases principales :

Pré-processment : C’est alors que le problème de l’écoulement des fluides se transforme en un modèle informatique discret et idéal. Les ingénieurs et les analystes font quelques hypothèses basées sur le type d'écoulement, telles que compressible, incompressible, stable, transitoire, visqueux, non visqueux, etc.ate un maillage et appliquer des conditions aux limites sur les surfaces en interaction.

Résolution : L'analyse CFD utilise des solveurs puissants qui effectuent des calculs réels sur des problèmes ou des équations d'écoulement de fluide et apportent de la précision.ate et des solutions rapides.

Post-processment : Les analystes visualisent et analysent les résultats dans la phase finale pour conclure sous forme de tableaux, de graphiques, d'images animées, etc.

Quels sont les avantages de l'analyse CFD ?

L'analyse CFD est bénéfique dans le développement de produits à bien des égards :

# 1. Efficacité

Analyser et résoudre des équations complexes prendrait énormément de temps si cela était fait manuellement.ally grâce à des tests et des calculs conventionnels. Mais le logiciel d'analyse CFD peut résoudre des équations complexes d'écoulement de fluide avec une rapidité et une précision élevées, vous permettant ainsi d'économiser efforts et le temps.

# 2. Plus de flexibilité

Vous pouvez mesurer des quantités limitées à la fois par des moyens manuels. Cependant, l'analyse CFD vous permet de mesurer simultanément toutes les grandeurs physiques que vous souhaitez.neogénéralement avec des résolutions élevées en raison d’une puissance de calcul exceptionnelle. Cela permet de faire passer rapidement votre conception aux tests physiques et à la fabrication.

# 3. Commentaires pratiques

Les ingénieurs peuvent créerate conceptions et tests d’efficacité avant la construction à l’aide de l’analyse CFD. Il vous permet de modifier facilement la forme, la structure, la taille, l'échelle, etc. de votre modèle dans le logiciel et de finaliser le modèle le plus efficace.

# 4. Expérience du monde réel

La simulation inclut divers phénomènes et conditions du monde réel tels que le mouvement du vent, la gravité, la vitesse de la lumière, etc.ate conditions environnementales et testez vos conceptions par rapport à ces conditions pour comprendre leurs performances et leur comportement.

Examinons maintenant certains des meilleurs outils d'analyse CFD du marché.

Autodesk CFD

Autodesk CFD est un très bon logiciel de simulation CFD pour les analystes et les ingénieurs pour prédire intelligemment le débit et le comportement des gaz et des liquides. Il permet de minimiser les exigences pour différents prototypes physiques afin d'obtenir des informations approfondies sur un écoulement de fluide pour les performances de conception.

Vous obtenez de nombreuses fonctionnalités dans ce logiciel CFD et des outils de simulation thermique qui fonctionnent avec des performances optimales. L'utilisation de l'outil vous permet de comparer les conceptions pour comprendre le comportement des fluides à l'intérieur avant de passer à la production. De plus, vous pouvez améliorer la répartition de la pression pour les applications de contrôle de débit et résoudre les équations pour tous les modèles de transfert de chaleur, de solide à solide ou de solide à fluide.

Autodesk CFD vous permet de le connecter à Fusion 360 pour permettre la modification et la simplification de la CAO. Vous pouvez également utiliser l'automatisation et la géométrie du maillage pour le dimensionnement du maillage et exécuter plusieurs analyses sur des serveurs HPC, distants ou locaux.ally pour résoudre de grands modèles avec flexibilité.

Le logiciel vous permet d'optimiser la conception pour améliorer l'efficacité du bâtiment pour les applications MEP et architecturales. Vous pouvez également simulerate une interface entre les gaz et les liquides, modélise divers phénomènes d'écoulement tels que le déversement, le ballottement et waves et développez des équations personnalisées pour obtenir des résultats visuels.

D'autres fonctionnalités que vous pouvez trouver sur Autodesk CFD sont les connexions CAO, la simulation des performances des composants du dissipateur thermique et le traçage des particules pour mieux comprendre les directions d'écoulement et les circulations. Il permet également le mélange scalaire, la modélisation du rayonnement, l'analyse des dispositifs rotatifs et la modélisation de la condensation et de l'humidité.

En dehors de cela, l'analyse des charges de chauffage solaire et de la visibilité de la fumée, une interface utilisateur personnalisable et propre, des résultats basés sur les données et des scripts d'automatisation via un API sont également des fonctionnalités précieuses dans ce logiciel CFD.

Échelle Sim

Échelle SimLe logiciel CFD de est basé sur le cloud et vous permet de tester, validerate, optimiser et itérerate vos conceptions via une simulation en ligne. Il permet à tous les processes dans un web browseuh, vous n'avez donc pas besoin de vous battre avec une puissance de calcul limitée, des coûts élevés et une accessibilité.

Comme les simulations transitoires nécessitent plus d'argent et de temps pour produire des résultats précis.ate Résultats, le logiciel CFD de SimScale résout ce problème. Ce GPULe solveur basé sur Lattice-Méthode Boltzmann (LBM) pour offrir une grande précision et une vitesse inégalée.

Ils collaborent égalementated avec Numeric Systems GmbH pour créerate c'est hors du communbox fonctionnalité utilisant Pacefish.

En conséquence, les temps de simulation transitoires sont passés de jours et de semaines à quelques minutes et heures. De plus, le logiciel fonctionne sur plusieurs GPU en parallèle et offre des délais d'exécution 20 à 30 fois plus courts que le standard. processpar exemple.

SimScale prend en charge plusieurs types de modélisation de turbulence tels que Smagorinsky, k-omega SST, Hybrid SST-IDDES et SST-DDES. Comme la compressibilité des fluides est une considération vitale, l'outil prend en charge les simulations de fluides compressibles et incompressibles avec précision pour vous aider à concevoir et à développer des produits de manière plus sûre et de qualité.

Le logiciel CFD de SimScale peut résoudre des équations complexes d'écoulement de fluide avec des méthodes numériques précises. Par conséquent, il est applicable à la conception de composants de airplanes, profils aérodynamiques, conduits, vannes, etc.

Il fonctionne également pour les écoulements turbulents et laminaires en plus des simulations transitoires et stables. Par conséquent, il est utile pour concevoir des tuyaux, de la fumée propagation, salle blanche et séparateurs cycloniques.

Le logiciel offre des capacités de simulation thermique, de modélisation d'écoulements multi-espèces ou multiphasiques à l'aide de la méthode Volume de Fluide (VoF). Il utilise également le solveur OpenFOAM pour analyser deux fluides non mélangés comme water et huile, utiles pour process applications d’ingénierie et marines.

Courez en continuate simulations utilisant plusieurs cadres de référence (MRF) ou des conditions aux limites tournantes ainsi que des simulations transitoires avec ArbitInterface de maillage rare (AMI). Vous pouvez également simulerate et évaluerate mouvement du corps solide impliquant 6 degrés de freedom (DoF), adapté à la construction navale et aux conceptions de tuyaux.

Ansys

Tout ingénieur de conception doit avoir utilisé ou au moins entendu parler de Ansys qui offre d'excellents outils de simulation CFD pour vous aider à prendre des décisions plus rapides et meilleures. Leurs simulations CFD fournissent une précisionate résultats et une puissance de calcul élevée et ont été validesated pour leur qualité.

Les outils CFD sont intuitifs et puissants pour vous aider à améliorer la sécurité et les performances de votre produit tout en réduisant le développement efforts et le temps. En outre, ils garantissent peu ou pas d'erreurs et offrent de grandes possibilités d'innover.ate et produisez des produits optimisés à l’aide de solveurs efficaces et de qualité industrielle.

Que vous recherchiez des moyens d'effectuer des simulations efficaces de givrage en vol ou d'optimiser la internal l'efficacité du moteur à combustion (IC), Ansys dispose d'outils pour vous aider. Ils sont conviviaux et avancés pour vous faire gagner du temps et vous aider à augmenter votre productivité.

Certains des produits CFD qu'ils proposent sont :

• Ansys maîtrise parfaitement la modélisation avancée avec une grande précision
• Ansys CFX pour l'extérieurandivitesse, robustesse et précision dans les applications de turbomachines
• Ansys Chemkin-Pro est un outil CFD haut de gamme pour la modélisation de produits chimiques complexesally systèmes réactifs

De plus, ils fournissent d'autres related outils, tels que Ansys BladeModeler, Ansys Rocky, Ansys Vista TF, Ansys TurboGrid, Ansys Polyflow, Ansys Model Fuel Library, Ansys FENSAP-ICE, Ansys EnSight et Ansys Forte.

OpenFOAM

Publié dans 2004, OpenFOAM est un logiciel de CFD open source et gratuit développé par OpenCFD. Il dispose d'une base d'utilisateurs importante dans le monde entier dans la plupart des régions scientifiques et techniques, y compris des organisations universitaires et commerciales.

OpenFOAM offre de nombreuses fonctionnalités applicables pour résoudre des écoulements de fluides simples à complexes tels que les réactions chimiques, le transfert de chaleur, la turbulence, la mécanique des solides, l'électromagnétisme et l'acoustique. 

De plus, la communauté de développeurs d'OpenFOAM continue de contribuer à son développement, et ils incluent également des développements parrainés par les clients pour publier de nouvelles versions tous les 6 mois.

Il est testé indépendamment par les spécialistes des applications d'ESI-OpenCFD, des clients sélectionnés et des partenaires de développement. Ils effectuent rigorous vers les tests sur le logiciel pour l'assurance qualité. L'évaluation du code process, la validation et la vérification incluent des centaines de tests unitaires quotidiennement.

Module CFD

Logiciel de modélisation CFD de Consol – Module CFD vous permet de définir des modèles et de les résoudre pour étudier des systèmes à écoulement fluide. Il fonctionne également pour les systèmes contenant une combinaison d'écoulement de fluide et de phénomènes physiques, ce qui signifie qu'il fonctionne à la fois pour les écoulements monophasiques et multiphasiques.

Le module CFD offre des outils pour modéliser les pierres angulaires de différentes analyses d'écoulement de fluide, telles que :

• Écoulements compressibles et incompressibles
• Écoulements turbulents et laminaires
• Écoulement dans des milieux libres ou poreux et des zones ouvertes
• Flux de couche mince

Le logiciel implémente ces capacités via des interfaces de flux de structure pour définir, analyser et résoudre des problèmes stables.ate et problèmes d'écoulement transitoire dans 3D, 2D et 2D axisymétrique. De plus, il offre des fonctionnalités sur mesure pour résoudre les problèmes d'écoulement avec un nombre de Mach élevé, les écoulements non newtoniens et les machines tournantes.

Le module CFD peut modéliser les flux de réaction et les conjugaisonsate transferts de chaleur dans le même environnement pour vous permettre d'analyser simultanément les problèmes d'écoulementneohabituellement. En dehors de cela, il offre davantage de capacités multiphysiques telles que l'interaction fluide-structure, que vous pouvez activer en combinant le logiciel avec d'autres modules Comsol.

Centre Sim

Analysez et prédisez les performances des produits dans le monde réel à l'aide de Logiciel de simulation Simcenter CFD par Siemens. Cet outil d'analyse CFD de pointe offre une simulation rapide et précise de divers problèmes d'ingénierie impliquant des fluides, des structures et related physique.

Que vous soyez concepteur, ingénieur CFD ou chercheur, le logiciel peut vous aider à analyser des problèmes complexes d'écoulement de fluide et à transformer les connaissances acquises en développement de produits innovants.

Il peut également simulerate problèmes impliquant plusieurs pièces mobiles et interagissant facilement en utilisant le morphing de maillage, le maillage excessif ou une combinaison des deux.

De plus, vous pouvez utiliser les fonctionnalités de maillage mobile pour des simulations stables ou transitoires et des études paramétriques. Ceci fournit un effortmoins de moyen de remplacer ou de repositionner un objet et d'étudier différentes configurations de conception. Le logiciel Simcenter CFD fournit Lagrangien et Eulérien des capacités de modélisation adaptées aux différents besoins de simulation sont exactesately.

Sans oublier qu'il s'agit du premier simulateur d'ingénierie commercial qui inclut une fonction DEM avec simulation numérique des flux. Il vous aide à analyser comment les écoulements turbulents interagissent avec les écoulements réactifs pour garantir que le produit fonctionne correctement dans diverses conditions de fonctionnement.

De plus, vous disposez d'une vaste bibliothèque contenant des informations précises.ate modèles pour prédire les sources aéroacoustiques comme les sources stablesate modèles, DES/LES et propagation des modèles. Vous pouvez également utiliser des simulations de batterie en utilisant les spécifications géométriques et les performances pour validerate la conception de votre batterie Li-ion numérique.

Flowsquare

Un autre logiciel CFD gratuit dans cette liste est Flowsquare – un logiciel CFD bidimensionnel pour analyser les écoulements de fluides instationnaires et non réactifs/réactifs ainsi que les écoulements subsoniques ou supersoniques.

Il offre un environnement pratique pour l'analyse CFD et vise à rapprocher davantage de personnes de cette technologie et de cette simulation.ate flux pour nourrir leurs intérêts académiques ou éducatifs.

La plupart des outils CFD commerciaux sont coûteux et nécessitent une expertise et des ressources informatiques lourdes. Tout le monde ne peut pas les utiliser, mais Flowsquare est gratuit et conçu pour une utilisation facile.

Cela ne nécessite pas profimaîtrise de compétences telles que le maillage, la programmation CAO et le pré/post-processing. Vous pouvez commencer par sketchcréer un champ de simulation simple à l'aide de n'importe quel outil de peinture tel que Microsoft Paint.

Définissez le domaine de calcul en utilisant 1-2 Bitdes images cartographiques et un seul fichier texte. Ici, vous pouvez effectuer une visualisation en temps réel et l'enregistrer sous Bitfichiers de cartes. Il dispose d'outils de visualisation intégrés pour les couleurs, les contours vectoriels, les particules lagrangiennes et les graphiques.

Flowsquare utilise des conditions et des schémas numériques très flexibles, et les données de simulation sont disponibles au format binaire pour des utilisations ultérieures.processing. Il est utilisé dans le monde entier par des particuliers, des entreprises et des établissements d’enseignement à des fins multiples.

ParaView

ParaView est un multi-platformulaire et logiciel open source de visualisation et d'analyse de données. Il vous permet de créerate visualisations rapidement et analyser leurs données à l'aide d'analyses qualitatives et quantitatives méthodes.

Les simulations CFD de ParaView vous permettent d'étudier la portance, la traînée, le flux d'air, etc., pour contribuer à améliorer l'efficacité de la conception. Il est également capable d'analyser des ensembles de données massifs avec des ressources de mémoire informatique distribuées. En outre, vous pouvez effectuer une exploration des données de manière interactive et programmatique.ally ou en 3D grâce au batch du logiciel processcaractéristiques.

Vous pouvez exécuter ParaView sur des superordinateurs et analyser des ensembles de données péta-échelle ou sur votre ordinateur portable pour analyser des données mineures. Cette polyvalence le rend applicable à différentes industries, universités et laboratoires nationaux. De plus, il a remporté de nombreux prix en raison de ses calculs et de ses performances élevés.

LeverChoisissez ParaView pour votre prochain projet et bénéficiez de leurs services avancés et de leurs solutions R&D. Vous pouvez également rejoindre le forum ParaView et rester informéated sur le latepremiers développements. L'outil est excellent pour de nombreux cas d'utilisation, tels que :

• La Climate Les outils d'analyse de données (CDAT) aident les analystes monitor, prédire et suivre le climatate changements.
• Les simulations CFD aident les équipes aéronautiques à analyser et étudier la portance et la traînée
• Explorer les données immersives de manière intuitive.
• ParaView Catalyst et PHASTA contribuent à une simulation CFD de contrôle de flux avec une haute fidélité pour l'aile profiles.
• Simulation ALEGRA dans une céramique plate utilisé dans la pénétration des jets de charges creuses
• NVIDIA Omniverse ParaView Connector permet aux scientifiques d'analyser le climatate et les données météorologiques de manière interactive ainsi que leurs effets sur la Terre.

Altair

Que vous souhaitiez effectuer une modélisation CFD avancée ou étudier des effets thermiques ou fluides concernant votre conception, Altair peut vous aider avec ses nombreux outils. Il fournit plusieurs solveurs évolutifs et de puissants pré et post-processLogiciel CFD pour tester les performances complètes du système et analyser les composants en détail.

Altair CFD utilise un solveur Navier-Stokes doté de capacités d'analyse étendues pour le transfert de chaleur, le débit et le m non newtonien.aterials et turbulences. Il peut vous offrir un robuste, précisate, et une solution évolutive quelle que soit la topologie et la qualité des éléments du maillage.

Sa technologie avancée offre une efficacité énergétique et économique optimisée avec un calcul basé sur GPU pour des performances élevées. En conséquence, vous pouvez simulerate modèles complexes sur un seul serveur et calculezate l'aéroacoustique des machines rotatives comme les moteurs électriques, les énergies renouvelables et les ventilateurs de refroidissement.

Vous pouvez utiliser un système simplifié et dédiéated workflow dans Altair HyperWorks avec exécution du solveur, pré-processing et post-processfonctionnalités de gestion. De plus, Altair CFD utilise également le Lattice Méthode Boltzmann (LBM) pour prédire les propriétés aérodynamiques à une vitesse fulgurante des voitures particulières, des voitures de course, des véhicules lourds et des camions légers.

Altair utilise le solveur Smooth Particle Hydrodynamics (SPH) pour prédire les écoulements autour de complicationsated géométries dans un mouvement complexe. De plus, son outil de méthode des éléments discrets (DEM) simuleates et études granulaires matele comportement réel est précisateprincipalement pour les charbons, les céréales, les fibres, les poudres, etc.

Vous pouvez calculerate Altair CFD et EDEM pour simulerate interaction fluide et particule réalisteally et enquêterate des systèmes complexes comme les lits fluidisés, le revêtement par pulvérisation, le séchage, la filtration et le mélange solide-liquide. Les autres outils de cette suite sont Altair FlowSimulator pour la conception du transfert de chaleur, du débit et de la combustion, SimLab pour le refroidissement des composants électroniques, et bien plus encore.

SOLIDWORKS

Si vous êtes SOLIDWORKS utilisateur, vous aimerez SOLIDWORKS Logiciel de simulation de flux. Il traite les problèmes d'écoulement des fluides à l'aide d'analyses numériques et offre un retour dynamique sur les performances thermiques et l'écoulement des fluides de vos produits.

Grâce aux fonctionnalités d'optimisation paramétrique, vous pouvez automatiserate l'analyse et la conception process pour trouver la meilleure itération de conception dans un environnement CAO familier. Les outils vous permettent de simulerate une variété différente de gaz et de liquides dans différents scénarios.

Ses applications typiques sont les collecteurs à circulation, le refroidissement électronique, les échangeurs de chaleur et l'aérodynamique. Vous disposez de nombreux outils d'analyse CFD pour l'intégration FEA, l'analyse du système rotatif, les analyses externes et internal analyse des flux, module de refroidissement électronique, dynamique des surfaces libres, étude des particules et module CVC.

Ce logiciel CFD intègreates avec SOLIDWORKS et utilise l'interface CAO pour l'analyse. Il peut reconnaître automatiquement le volume de liquideally dans une conception en fonction du type d'analyse et vous permet d'exécuter plusieurs scénarios CFD et de créerate thème d'analyseplates avec précisionate entrées et paramètres. Vous pouvez aussi levermaillage dynamique d'âge avec raffinement automatique du maillage pour une activité très fluide.

Conclusion

Le logiciel d'analyse CFD vous permet de visualiser et d'analyser les problèmes concernant l'écoulement des fluides, le transfert de chaleur, etc., dans la conception de votre produit. Vous pouvez résoudre ces problèmes rapidement et avec précisionately pour permettre une conception et un développement de produits plus sûrs et de qualité.