Definir el contorno y las condiciones iniciales
Muchos de estos pasos son para análisis de propósito general, pero también son aplicables a la refrigeración y el análisis de productos electrónicos.
En este primer paso después del modelado, a medida que se define un dominio de flujo finito, se hace necesario establecer las condiciones físicas en los límites del dominio de flujo.
El proceso de simulación comienza con una solución inicial y emplea un enfoque iterativo para converger gradualmente hacia una solución final del campo de flujo de aire.
Generación de cuadrícula: discretización del dominio del flujo de aire
Durante el proceso de generación de la red, el dominio del flujo de aire se discretiza en una cuadrícula definiendo la estructura y la topología de la red.
El enfoque comúnmente empleado utiliza cuadrículas estructuradas de varios bloques, donde los bloques de cuadrícula pueden exhibir diferentes relaciones, como contiguos, no contiguos o superpuestos.
La cuadrícula debe cumplir con estándares de calidad de cuadrícula específicos, incluida la ortogonalidad (particularmente en los límites), el espaciado relativo de la cuadrícula (con un valor de estiramiento máximo del 15% al 20%) y la asimetría de la cuadrícula.
Definir la estrategia de simulación
La formulación de la estrategia de simulación implica consideraciones cruciales, como la adopción de una técnica de marcha adecuada (espacio frente a tiempo), la elección de un modelo de turbulencia o química adecuado y la selección de algoritmos adecuados.
Estas decisiones juegan un papel importante en la determinación de la precisión y la eficiencia del proceso de análisis.
Especificar parámetros y archivos de entrada
Un archivo de datos de entrada desempeña un papel crucial, ya que contiene una lista completa de valores de parámetros de entrada que son esenciales para alinearse con la estrategia de simulación deseada.
Además, normalmente se necesita un archivo de cuadrícula que contenga información sobre la cuadrícula y las condiciones del contorno.
Como parte de esto, las fuentes de calor se pueden definir, ya sea como de estado estacionario o transitorio.
Realización de la simulación
Para iniciar una simulación, se realiza una selección cuidadosa entre varios solucionadores del flujo de aire, cada uno diseñado para abordar un problema físico específico. Una vez que se elige el solucionador adecuado, se selecciona el método numérico y se especifican las condiciones de contorno dentro del software.
Con todas las entradas necesarias, la simulación se ejecuta en un ordenador o en un clúster de informática de alto rendimiento (HPC). La mayoría de las simulaciones electrónicas son más sencillas que otros escenarios CFD, por lo que estas simulaciones suelen ser rápidas, pero a veces requieren varios días para completarse, dependiendo de la complejidad.
La dinámica de fluidos computacional se basa en varios métodos numéricos para simular el comportamiento de los fluidos utilizando recursos computacionales matemáticamente.
Varios métodos numéricos comúnmente empleados en simulaciones CFD incluyen:
Método de volumen finito (FVM)
El método de volumen finito en CFD implica dividir el dominio computacional en un número limitado de celdas y resolver las ecuaciones de conservación (masa, momento y energía) para cada celda.
Este método, basado en la forma integral de las ecuaciones rectoras, encuentra una amplia aplicación en el software comercial CFD.
La forma integral de las ecuaciones gobernantes sirve como base para este método, lo que lo convierte en una opción frecuente en las aplicaciones comerciales de software CFD.
Método de elementos finitos (MEF)
El método de elementos finitos es una técnica numérica que aproxima la solución de ecuaciones gobernantes utilizando funciones básicas definidas sobre una malla de elementos finitos.
Este método es especialmente efectivo para geometrías complejas y puede manejar problemas de límites móviles.
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