◈ 有限元分析领域的五大流体（CFD）现象 |
关键词：有限元分析 流体（CFD）仿真 空化 湍流 热分析 旋转机械 结构件相互作用
产品性能怎么样？通过前期的有限元分析能够预测产品的极限工况，从而预测性能、避免损坏，其中流体（CFD）仿真分析是重要一环，下面我们来看看有限元分析领域经常要面对的五大常见流体（CFD）现象：
1.空化：当液体与固体之间产生高速相对运动时，液体内部或者液体与固体交界处会形成一种气体空泡，空泡的形成、发展和溃灭过程就叫做空化。空化会使物体运行中出现振动和噪声，更严重的是，空化会使物体发生变形和气蚀，如果是金属材料，有可能造成表面晶体结构严重扭曲、产生极不稳定的化学电势，严重影响其性能并迅速腐蚀。空化在水利、石油、航空航天等行业操作时都会出现，如水泵、涵洞、火箭泵、柴油机，气缸、螺旋桨等等。另外我们也可以利用空化现象在医药、化学、核工程等领域获取有益的影响。
2.湍流：湍流是液体流动达到一定速度时的一种流动状态。低速不混合的分层流动我们称之为层流；流速增大频率振幅加大，出现波浪状摆动的流动我们称之为过渡流；当流速达到一定程度，层流被破坏，流线不可辨且形成漩涡，我们称之为湍流。湍流具有随机性和不规则性，变化很快，能产生很强的能量（包括动量、热量和质量），因此对所涉工程能产生巨大的作用，当然这种作用利弊均有。在工程中我们既要考虑流体的湍流现象，如江河湖泊中的激流、船舶行进时周围的绕流；也要考虑气体的湍流现象，如空气流动、烟囱排烟、燃烧室、污染物的扩散等等。
3.热分析：人们对热分析的研究由来已久，根据国际热分析协会1977年对热分析的定义，“热分析是测量在程序控制温度下，物质的物理性质与温度依赖关系的一类技术。”在有限元分析领域，我们要考虑的是热量在固体表面产生后会于固体表面发生反应，主要有热对流、热辐射、热传导等。通常我们在做这方面的有限元分析时，总是与其它类型分析结合在一起进行分析，因此，常见的与热分析有关的是耦合分析，如热-结构耦合分析、热-磁耦合分析、热-电耦合分析、热-流体耦合分析、甚至热-磁-电-结构耦合分析。
4.旋转机械：一些高速旋转的机械如涡轮机、加速泵、喷气发动机、潮汐发动机、离心压缩机等等在汽车、航空航天、油气开发、电力、医疗卫生、化学加工等行业有广泛引用。这些机械靠高速旋转完成其功能，在高速旋转中会产生一系列的物理现象，如震动、噪声、喘振、激振、旋转失速等，以及一系列在高速旋转中机械容易出现的变化，如不对中、不平衡、部件脱落、损坏、松动、转子碰摩等。对旋转机械进行有限元CFD分析是必不可少的。
5．结构件相互作用：在工程中对单一结构件进行有限元分析是常见需求，但在复杂工程中，不同结构件经常会产生相互作用，发生包括磁性、热量、气流的变化，这种变化会对结构件产生影响，改变其功能，影响其寿命，在有限元仿真领域越来越受到大家的重视。
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