3D打印下一代閥體的CFD仿真學(xué)問(wèn)

發(fā)布時(shí)間：

2023-01-11 12:41

　　Domin流體動(dòng)力是3D打印液壓領(lǐng)域的積極探索者，Domin流體動(dòng)力制定了新的流體動(dòng)力產(chǎn)品“穩(wěn)定”設(shè)計(jì)的戰(zhàn)略，這個(gè)戰(zhàn)略建立在以金屬3D打印技術(shù)作為制造方式的基礎(chǔ)上。在此基礎(chǔ)上，Domin公司對(duì)一些多年來(lái)都沒(méi)有什么明顯改變的液壓流體動(dòng)力零部件進(jìn)行了重新設(shè)計(jì)與制造，包括直接驅(qū)動(dòng)伺服液壓閥。

　　Domin流體動(dòng)力利用增材制造的變革性技術(shù)自由，從功能實(shí)現(xiàn)的角度重新設(shè)計(jì)產(chǎn)品，從而創(chuàng)建了下一代的流體動(dòng)力技術(shù)。而這其中計(jì)算流體動(dòng)力學(xué) – CFD發(fā)揮了重要的作用。

來(lái)源：DOMIN

　　穩(wěn)定設(shè)計(jì)產(chǎn)品戰(zhàn)略

　　CFD是伴隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)值計(jì)算技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展的。簡(jiǎn)單地說(shuō)，CFD相當(dāng)于”虛擬”地在計(jì)算機(jī)做實(shí)驗(yàn)，用以模擬仿真實(shí)際的流體流動(dòng)情況。而其基本原理則是數(shù)值求解控制流體流動(dòng)的微分方程，得出流體流動(dòng)的流場(chǎng)在連續(xù)區(qū)域上的離散分布，從而近似模擬流體流動(dòng)情況。可以認(rèn)為CFD是現(xiàn)代模擬仿真技術(shù)的一種。

　　在設(shè)計(jì)新產(chǎn)品時(shí)，工程師必須根據(jù)可以收集到的證據(jù)來(lái)驗(yàn)證他們的決定。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，有一點(diǎn)必須決定哪個(gè)概念值得發(fā)展，無(wú)論是出于經(jīng)濟(jì)、性能還是美學(xué)原因。

　　在數(shù)字時(shí)代之前，工程師依賴于基于粗略假設(shè)的計(jì)算和工程直覺。通過(guò)耗時(shí)的反復(fù)試驗(yàn)可以改善計(jì)算和直覺，但是這種方法在時(shí)間和成本上存在很大的限制。

　　相對(duì)而言，CFD仿真以更準(zhǔn)確，更省時(shí)和更具成本效益的方式每秒可進(jìn)行數(shù)十億次計(jì)算，從而在流體動(dòng)力行業(yè)，CFD已被證明是設(shè)計(jì)工程師必不可少的工具。根據(jù)3D科學(xué)谷的市場(chǎng)觀察，CFD與增材制造(3D打印，AM)結(jié)合的時(shí)候，可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜設(shè)計(jì)的快速迭代并實(shí)現(xiàn)滿足性能目標(biāo)的驗(yàn)證。

　　拿直驅(qū)閥的設(shè)計(jì)舉例，其復(fù)雜性及其幾乎無(wú)限的可調(diào)節(jié)性意味著設(shè)計(jì)效率取決于準(zhǔn)確的建模和大量的迭代。Domin流體動(dòng)力通過(guò)CFD進(jìn)行迭代設(shè)計(jì)，而無(wú)需花費(fèi)時(shí)間和成本來(lái)制作昂貴的原型。

　　Domin 流體動(dòng)力創(chuàng)建了各種CFD模型，用于對(duì)泵進(jìn)行動(dòng)態(tài)模擬以觀察氣蝕風(fēng)險(xiǎn)，并對(duì)閥進(jìn)行靜態(tài)模擬以突出顯示流體流動(dòng)效率低下的區(qū)域。

圖：閥體的靜態(tài)CFD模型中的流體流線。來(lái)源：DOMIN

　　當(dāng)考慮解決問(wèn)題的替代解決方案時(shí)(無(wú)論是滿足流量目標(biāo)還是管理疲勞應(yīng)力區(qū)域)，當(dāng)由一名工程師進(jìn)行整體設(shè)計(jì)時(shí)，CFD可以很方便地為設(shè)計(jì)人員提供信息，說(shuō)明哪種設(shè)計(jì)路徑最適合滿足規(guī)范目標(biāo)。