“数值风洞”已经被广泛应用于航空航天、交通运输、能源动力、桥梁建筑等领域,成为助推提高国家核心竞争力的重要手段。为促进我国数值风洞建设,推动计算流体力学(CFD)及相关学科研究、发展和应用,“CFD基础科学问题2024研讨会”拟定于10月在上海召开。
以下内容为GPT视角对CFD基础科学问题研讨会相关领域的研究解读,仅供参考:
CFD基础科学研究现状
一、技术发展现状
数值模拟方法:
CFD软件通常基于多种数值方法进行流体流动的模拟,包括有限差分法(FDM)、有限体积法(FVM)、有限元法(FEM)等。这些方法在不断发展中,以提高模拟的精度和效率。
随着计算机硬件性能的提升,CFD软件能够处理更加复杂的流体动力学问题,如多维流动、多相流动、湍流等。
软件发展:
市场上存在多种商业化的CFD软件,如ANSYS Fluent、STAR-CCM+、CFX等,这些软件具有良好的人机交互界面,能够使用户无需精通CFD相关理论即可解决实际问题。
软件的功能不断扩展,支持更多的物理模型和边界条件,以满足不同领域的需求。
二、应用领域拓展
CFD技术在各个领域的应用日益广泛,包括但不限于:
航空航天:
用于飞机和航天器的设计与优化,模拟空气动力学效应,如升力、阻力和失速等,以提高飞行性能和安全性。
汽车工业:
应用于车辆外形设计、空气动力学优化和散热系统分析,减少气动阻力,提高燃油效率,降低排放和噪音。
能源与环境:
在风力发电、太阳能光伏系统、核能反应堆等能源领域,CFD技术用于模拟流体在能源设备中的传热和流动行为,优化能源系统的设计和运行。
在环境保护领域,模拟大气、水体和土壤中的流动和传输过程,帮助预测污染扩散范围和影响。
生物医学:
用于模拟人体器官的流体行为,如血液在血管中的流动、药物在体内的传输等,为医疗设备的研发和优化提供支持。
建筑与城市规划:
模拟建筑物周围的气流,优化建筑外形和立面设计,改善室内通风效果;模拟城市中的气候条件和空气质量,为城市规划和环境保护提供决策支持。
三、研究热点与方向
当前CFD基础科学研究的主要热点和方向包括:
湍流研究:
湍流是流体力学中的一个经典难题,研究者们正在使用计算机模拟和实验手段来揭示其本质和预测规律。
多相流体:
涉及气体、液体和固体颗粒混合的多相流体在工业和自然界中广泛存在,研究者们正在探索如何更准确地模拟和控制多相流动。
微流体:
微流体技术在生物医学、化学和材料科学中有着重要应用,研究者们正在开发新的微流体设备用于高通量筛选、单细胞分析等。
流体控制与优化:
在航空航天、汽车和海洋工程中,如何控制和优化流体流动以提高效率、减少阻力、保证安全和节能是一个重要课题。
计算流体数值方法:
研究者们在网格技术、算法效率、算法精度等方面发力,以提高CFD模拟的精度和效率。
四、未来展望
随着计算机技术的不断发展,CFD技术将在更多领域发挥重要作用。特别是与人工智能、大数据等新一代信息技术的结合,将推动CFD技术的智能化发展,提高模拟精度和计算效率,为各行业的创新发展和产业升级提供有力支撑。
CFD基础科学研究可以应用在哪些行业或领域
航空航天工业:
飞机和航天器的设计、优化与测试:模拟空气动力学特性,如升力、阻力、稳定性、热防护等,以优化飞行器性能。
发动机设计:模拟燃烧室内的流体流动和燃烧过程,以提高发动机效率和减少排放。
汽车工业:
车辆外形与气动性能优化:减少空气阻力,提高燃油效率,降低噪音。
发动机冷却系统:模拟冷却液的流动和传热,确保发动机在各种工况下都能有效散热。
底盘与悬挂系统:分析空气动力学对车辆操控性和稳定性的影响。
能源行业:
风力发电:模拟风轮机的气动性能,优化叶片设计和风场布局。
太阳能:在太阳能集热器和光伏板设计中,模拟热流体或空气在设备中的流动和传热。
核能:模拟反应堆内的冷却剂流动和传热,确保核安全。
石油与天然气:模拟油气在管道和储层中的流动,优化开采和生产过程。
环境科学与保护:
大气污染扩散模拟:预测污染物在大气中的传输和扩散路径,为环保政策制定提供依据。
水体流动与水质模拟:研究河流、湖泊和海洋中的水流和污染物扩散,评估水环境状况。
气候模拟:在气候模型中,CFD技术用于模拟大气和海洋的环流模式。
生物医学工程:
血液循环模拟:分析血液在血管中的流动,研究心血管疾病的发生机制。
人工器官与植入物设计:如心脏瓣膜、人工血管等,通过模拟流体流动来评估其性能。
药物输送系统:模拟药物在体内的传输和分布,优化药物释放策略。
建筑与土木工程:
建筑通风与空调系统设计:模拟室内外的气流和温度分布,优化建筑环境。
桥梁与隧道风工程:分析风对桥梁和隧道结构的影响,确保结构安全。
城市微气候研究:模拟城市中的气流和温度分布,为城市规划提供指导。
化工与过程工业:
反应器设计:模拟化学反应过程中的流体流动和传热传质,优化反应条件。
分离与纯化过程:如蒸馏、萃取等,通过模拟流体流动来优化分离效率。
管道与储罐设计:确保流体在输送和储存过程中的安全和效率。
海洋工程:
船舶与海洋平台设计:模拟船舶航行和海洋平台作业时的流体动力性能。
海洋环境模拟:研究海浪、潮汐和洋流对海洋工程结构的影响。
CFD基础科学研究领域有哪些知名机构或企业
知名机构
北京航空航天大学流体力学研究所:
该研究所包括国家计算流体力学重点实验室,该实验室在CFD领域具有较高的研究水平和影响力。
实验室由李椿萱院士和张函信院士主持,致力于CFD技术的基础研究和应用。
欧洲流体湍流及燃烧研究协会(European Research Community On Flow, Turbulence and Combustion, ERCOFTAC):
领导管理欧洲的流体、湍流及燃烧方面的科研教育和工业的联合组织。
在CFD技术的国际交流与合作中扮演重要角色。
美国国家航空航天局(NASA):
虽未直接提及CFD研究机构,但NASA在航空航天领域广泛应用CFD技术,其相关研究部门和技术中心在CFD领域具有重要地位。
瑞士苏黎世联邦理工学院(ETH Zurich):
该校在机械工程、能源系统及涡轮机械等领域设有多个实验室,这些实验室在CFD技术的基础研究和应用方面有着深厚的积累。
英国Cranfield大学航空学院CFD计算中心:
专注于CFD算法研究,包括类牛顿方法、加速收敛、跨音速激波控制、高超音速加热、激波边界层干扰等领域。
知名企业
ANSYS:
全球领先的工程仿真软件开发商,其Fluent软件是CFD领域的知名品牌,广泛应用于航空航天、汽车、能源等多个行业。
Siemens:
作为一家全球性的科技公司,Siemens在CFD领域也有深入布局,其Simcenter软件平台提供了全面的仿真解决方案。
Dassault Systèmes:
另一家全球知名的工业软件公司,其SIMULIA品牌下的Abaqus和SolidWorks Flow Simulation等产品也提供了CFD仿真功能。
Altair Engineering:
在计算流体动力学、固体力学、电磁学等多个领域提供仿真软件和咨询服务,其HyperMesh和SolidThinking Inspire等产品被广泛应用于CFD前处理和优化设计。
积鼎科技:
作为国内CFD技术的新兴力量,积鼎科技凭借其自研的流体仿真软件VirtualFlow在新能源电池等领域取得了显著成果,并荣获了“2024年卡恩奖·新能源数字化杰出服务商”荣誉奖项。
会务组邮箱:public_jc2023@163.com
联系人
郭老师(158 8283 4743)
杨老师(137 7438 0359)
李老师(136 9627 2870)
征文范围
包括但不限于以下方向:
● CFD算法与模型
●CFD验证与确认
●CFD与工业应用
●CFD与颠覆性技术赋能
●飞行器数字设计与数字飞行
●流动可视化与特征提取
征稿要求
本次会议是公开会议,投寄的论文由第一作者单位进行保密审查,论文第一作者对论文保密问题负全部责任,本次会议不再作论文保密审查。
重要日期
1.摘要截止日期:2024年8月20日
2.参会报名截止日期:2024年8月20日
3.录用通知日期:2024年9月15日
4.会议召开日期:2024年10月26-27日
其他事项
1. 会议拟邀请流体力学、计算数学和工业部门的知名专家(国家高层次人才、工业部门总师等)参会。本次会议将收取一定会议注册费,具体金额将在下一轮通知中明确。
2. 拟参会的专家学者请于8月20日前微信扫描《参会回执》二维码,或填写《参会回执》并通过电子邮件或微信方式返回给会务联系人,会议回执请见附件1。如有报告,请于8月20日前将报告摘要反馈至会务组邮箱。论文摘要格式模板请见附件2。
会议附件:
附件1:参会回执表.doc 下载:http://www.cars.org.cn/upload/kindeditor/1721981659627.docx
附件2:排版格式与摘要书写要求.doc 下载:http://www.cars.org.cn/upload/kindeditor/1721986656103.doc