SimV&Ver CFD流体力学验模工具

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1典型行业CFD需求

航空航天领域

--- 在我国航空航天领域，CFD广泛应用于航天器/飞行器气动性能、布局计算和优化、气动传热、气动流固热耦合、气动声学、气动弹性等方面；虽然已取得极大成就，但仍面临如下问题：缺乏精确验证的模型、难以定量评估仿真模型精度误差；对复杂问题如流固热耦合等仿真与试验结果偏差较大，且难以有效修正。

航空发动机领域

--- 在我国航空发动机领域，各种叶轮机械设计及仿真软件得到广泛应用并对产品性能分析、设计优化起到极大作用。产品最终设计定型仍严重依赖试验结果确认，CFD仿真作用并未发挥到极致，缺乏对仿真结果误差和精度的定量评估。

汽车工业

--- CFD已经成为汽车研究和设计的有力工具，应用范围涵盖气动外形、噪声、发动机/动力电池热管理、内燃机和进排气系统等。目前汽车CFD研究关注以下两方面：仿真计算结果的可靠性和精度还需要进一步提高，并考虑边界条件不确定性对性能影响；仿真与试验需要更有效的对比和结合，以有效指导仿真精度提升。

热能工程

--- 在能源化工、暖通空调、化学燃烧、新能源等领域，CFD仿真已成为不可或缺的设计指导工具并日益发挥重要作用。该领域CFD仿真普遍面临计算模型规模庞大、边界条件复杂、未知影响因素众多等问题，严重影响了CFD仿真结果精度，限制了CFD仿真对设计的指导作用。

真实流动现象包含大量不确定因素，如边界条件误差、几何参数误差、数值误差和物理模型精度误差等，严重影响CFD精度和可信度。传统CFD仿真无法量化评估CFD结果精度及可信度；
CFD仿真固有的非定常性和大量不确定性因素，造成CFD对复杂系统和流场的仿真结果与试验结果往往偏差较大。如何根据试验结果有效提升仿真模型精度和可信度，成为CFD仿真人员面临的难题；
仿真过程中，所面对实际工况常部分或全部超出已有试验确认的范围，在此情况下如何评估仿真结果精度和可信度成为仿真人员亟待解决的难题。

CFD仿真模型精度和可信度评估

CFD仿真模型精度自动优化提升

CFD仿真模型预测精度评估

CFD模型与虚拟性能样机库集成

首先明确物理问题和目标响应量，确认分析域并进行初步CFD仿真设置和求解，在此基础上设计和进行确认试验；
利用SimV&Ver CFD的仿真模型求解精度验证模块（Verification），对由物理模型近似带来的误差、计算收敛误差、时间/空间离散误差等各项误差及其精度进行评估和控制；
利用UQ不确定性量化分析模块，可考虑输入参数的概率分布及其导致的仿真结果概率分布和偏差，并确认仿真模型置信区间；同时计算仿真输入参数对仿真输出结果影响大小的灵敏度系数值；
利用SimV&Ver CFD的仿真与试验结果对比与误差分析模块（Validation），对仿真和试验结果的一致性进行分析，定量评估仿真结果的误差值及不确定度；如果仿真结果精度结果满足要求，则直接进入虚拟性能样机库，否则进入Updating修正模块；
Updating修正模块中，会根据试验数据采用UQ分析方法、最小二乘法和贝叶斯修正法等方法对仿真模型输入参数、物理模型参数等进行修正和校准，得到精度最高的仿真参数组合并形成仿真模板，最终进入虚拟性能样机库；
当调用已确认和校准仿真模型对超出确认域问题进行仿真预测时,可采用Prediction仿真模型误差与精度预测功能对仿真结果的误差和置信度进行评估；用户可根据评估结果指导设计新的确认试验。

用户可利用定制化模板完成CFD仿真、试验误差对比分析、仿真模型精度提升等复杂工作，极大提升工作效率；
产品的流体力学特性和传热学特性被准确、清晰地仿真模拟，无需传统的保守设计，研发人员可以利用高精度与与置信度的CFD虚拟样机，进行高效的流场和传热性能优化设计，大大降低产品的成本、研发周期进而提升产品竞争力；
自动、快速的CFD验模和精度提升工具，同时集成了企业流体模型验证的最佳实践知识，为企业进行新产品研发提供了作为标杆的仿真验模模板；
与C-SDM虚拟性能样机库结合，形成企业产品各层级的流体力学和传热学虚拟样机，是企业的核心流体力学和传热学性能大数据。

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来源：安怀信正向设计研发港

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首次发布时间：2022-11-17