CFD

29 Mei

Dinamika fluida komputasi, biasanya disingkat sebagai CFD (Computational Dynamics Fluid), adalah cabang dari mekanika fluida yang menggunakan metode numerik dan algoritma untuk memecahkan dan menganalisis masalah yang melibatkan dari aliran fluida tersebut. Pada analisis ini komputer digunakan untuk melakukan perhitungan yang diperlukan untuk mensimulasikan interaksi cairan dan gas dengan permukaan yang didefinisikan oleh kondisi batas, dengan kecepatan tinggi superkomputer, agar hasil analisis yang lebih baik dapat dicapai. Diberbagai penelitian yang sedang berlangsun, banyak menghasilkan perangkat lunak yang meningkatkan akurasi dan kecepatan skenario simulasi yang kompleks seperti mengalir transonik atau turbulen. Validasi awal dari perangkat lunak tersebut dilakukan menggunakan terowongan angin dengan validasi akhir datang dalam tes penerbangan.

Dasar fundamental dari hampir semua masalah CFD adalah persamaan Navier-Stokes, yang mendefinisikan aliran fluida satu fasa.Persamaan ini dapat disederhanakan dengan menghapus istilah yang menggambarkan viskositas untuk menghasilkan persamaan Euler.Penyederhanaan lebih lanjut, dengan menghapus istilah yang menggambarkan vortisitas menghasilkan persamaan potensi penuh.Akhirnya, persamaan ini dapat linierisasi untuk menghasilkan persamaan potensiallinierisasi.
Secara historis, metode pertama kali dikembangkan untuk memecahkan persamaan Potensi Linearized. Metode dua dimensi, dengan menggunakan transformasi konformal aliran sekitar silinder dengan aliran sekitar sebuah airfoil dikembangkan pada tahun 1930. Kekuatan komputer pengembangan serba tersedia tiga-dimensi metode. Makalah pertama pada metode tiga-dimensi praktis untuk memecahkan persamaan potensial linierisasi diterbitkan oleh John Hess dan AMO Smith dari Douglas Aircraft pada tahun 1967. Metode ini discretized permukaan geometri dengan panel, menimbulkan kelas ini program-program yang disebut Metode Panel.Metode mereka sendiri disederhanakan, dalam hal itu tidak termasuk aliran mengangkat dan karenanya terutama diterapkan untuk kapal lambung dan fuselages pesawat. Panel Kode mengangkat pertama (A230) telah dijelaskan dalam makalah yang ditulis oleh Paulus Rubbert dan Gary Saaris Pesawat Boeing pada tahun 1968. Dalam waktu, lebih maju tiga-dimensi Kode Panel dikembangkan di Boeing (PANAIR, A502), Lockheed (Quadpan), Douglas (HESS), McDonnell Aircraft (MACAERO), NASA (PMARC) dan Metode Analitis (WBAERO, USAERO dan VSAERO) . Beberapa (PANAIR, HESS dan MACAERO) adalah kode untuk tinggi, menggunakan distribusi agar lebih tinggi dari singularitas permukaan, sementara yang lain (Quadpan, PMARC, USAERO dan VSAERO) digunakan singularitas tunggal pada setiap panel permukaan. Keuntungan dari kode yang lebih rendah adalah bahwa mereka berlari lebih cepat pada komputer waktu. Hari ini, VSAERO telah berkembang menjadi kode multi-order dan merupakan program yang paling banyak digunakan dari kelas ini.Telah digunakan dalam pengembangan kapal selam banyak, kapal permukaan, mobil, helikopter, pesawat terbang, dan baru-baru turbin angin. Kode sister, USAERO merupakan metode panel goyah yang juga telah digunakan untuk pemodelan hal-hal seperti kereta api kecepatan tinggi dan yacht balap. Kode NASA PMARC dari versi awal VSAERO dan turunan dari PMARC, bernama CMARC, juga tersedia secara komersial.

 

Dalam dunia dua dimensi, sejumlah Kode Panel telah dikembangkan untuk analisis dan desain airfoil. Kode biasanya memiliki analisis lapisan batas disertakan, sehingga efek viskos dapat dimodelkan.Profesor Richard Eppler dari University of Stuttgart mengembangkan kode PROFIL, sebagian dengan pendanaan NASA, yang menjadi tersedia pada awal tahun 1980. Ini segera diikuti oleh kode XFOIL MIT Profesor Mark Drela itu. Kedua PROFIL dan XFOIL menggabungkan dua-dimensi kode panel, ditambah dengan kode batas lapisan untuk kerja analisis airfoil. PROFIL menggunakan metode transformasi konformal untuk desain airfoil invers, sementara XFOIL memiliki baik transformasi konformal dan metode panel terbalik untuk desain airfoil.

Langkah menengah antara Kode Panel dan kode Potensi Penuh adalah kode yang digunakan persamaan transonik Gangguan Kecil.Secara khusus, kode tiga-dimensi WIBCO, dikembangkan oleh Charlie Boppe Pesawat Grumman pada awal tahun 1980 telah melihat penggunaan berat.
Pengembang berpaling ke kode Potensi Penuh, sebagai metode panel tidak bisa menghitung aliran non-linier hadir pada kecepatan transonik. Gambaran pertama dari cara menggunakan persamaan Potensi Penuh diterbitkan oleh Earll Murman dan Julian Cole dari Boeing pada tahun 1970. Frances Bauer, Paul dan David Korn Garabedian dari Courant Institute di New York University (NYU) menulis serangkaian kode dua-dimensi Potensi Kendali airfoil yang banyak digunakan, yang paling penting yang bernama Program H. Sebuah pertumbuhan lebih lanjut Program H dikembangkan oleh Bob Melnik dan kelompoknya di Grumman Aerospace sebagai Grumfoil.Antony Jameson, awalnya di Grumman Aircraft dan Courant Institute of NYU, bekerja dengan David Caughey untuk mengembangkan kode tiga-dimensi penting Potensi Penuh FLO22 pada tahun 1975. Banyak kode Potensi Kendali muncul setelah ini, yang berpuncak pada (A633) kode Tranair Boeing, yang masih melihat penggunaan berat.
Langkah berikutnya adalah persamaan Euler, yang berjanji untuk memberikan solusi yang lebih akurat arus transonik. Metodologi yang digunakan oleh Jameson dalam tiga-dimensi kode FLO57 nya (1981) digunakan oleh orang lain untuk menghasilkan program-program seperti program TIM Lockheed dan program MGAERO IAI / Metode Analytical ‘. MGAERO adalah unik dalam menjadi kode jala terstruktur Cartesian, sementara sebagian besar kode-kode lain seperti penggunaan jaringan tubuh pas terstruktur (dengan pengecualian kode CART3D sangat sukses NASA, kode SPLITFLOW Lockheed dan Georgia Tech NASCART-GT) [3] Antony Jameson juga.mengembangkan kode tiga-dimensi Pesawat terbang (1985) yang memanfaatkan grid tetrahedral terstruktur.
Dalam dunia dua dimensi, Mark dan Michael Giles Drela, siswa pascasarjana di MIT, mengembangkan ISES Euler Program (sebenarnya suite program) untuk desain airfoil dan analisis. Kode ini pertama kali tersedia pada tahun 1986 dan telah dikembangkan lebih lanjut untuk merancang, menganalisis dan mengoptimalkan airfoil tunggal atau multi-elemen, sebagai program UMK. UMK melihat luas digunakan di seluruh dunia. Sebuah turunan dari UMK, untuk desain dan analisis airfoil dalam kaskade, adalah Mises, dikembangkan oleh Harold “Guppy” Youngren ketika dia menjadi mahasiswa pascasarjana di MIT.
Navier-Stokes persamaan adalah target utama pengembang. Kode dua-dimensi, seperti kode ARC2D NASA Ames ‘pertama kali muncul.Sejumlah tiga-dimensi kode dikembangkan (ARC3D, overflow, CFL3D tiga sukses NASA kontribusi), menyebabkan paket komersial banyak.

Tinggalkan Balasan

Isikan data di bawah atau klik salah satu ikon untuk log in:

Logo WordPress.com

You are commenting using your WordPress.com account. Logout / Ubah )

Gambar Twitter

You are commenting using your Twitter account. Logout / Ubah )

Foto Facebook

You are commenting using your Facebook account. Logout / Ubah )

Foto Google+

You are commenting using your Google+ account. Logout / Ubah )

Connecting to %s

%d blogger menyukai ini: