數十年來，眾多工程師和數學家一直在試圖通過“計算流體力學 (CFD) 仿真”這種方式加深對流體力學和傳熱現象的理解并提高對其預測的能力。目標非常明確，即最大程度優化涉及流體的產品和工藝的設計，同時最大程度減少實驗次數以及花費的時間和成本。

但是，過去十年左右 CFD 才獲得廣泛認可并應用于工業設計，這得益于計算能力成本的大幅降低、更好的數學算法和更易使用的商業 CFD 代碼。從 2D 工程圖設計過渡到使用實體模型的3D 設計推進了 CFD 的廣泛使用和普及。

“產品生命周期管理 (PLM)”這一概念已深入人心并得以全面實施，其宗旨是在整個數字化設計和生產過程中重用相同的 3D 數據，從而加速并行工程設計。實現此目標必不可少的一步是將描述操作模式、結構/機械行為、流體流動/熱學行為等內容的分析和仿真結果嵌入到主流機械設計流程中。如今的并行工程方法通常要求先預測新設計的可行性和性能，然后再進行重要決策，這些決策可能影響設計細節，仿真對此類產品的設計至關重要。

機械和結構分析已很好地嵌入到主流機械設計 (MCAD) 軟件中。但是，針對流體和傳熱過程的著名的納維葉-斯托克斯方程在本質上非常復雜而且是非線性的，因此相比針對機械應力和實體變形的方程，通過數學方式求解該方程更加困難。部分由于這一原因，開發 CFD 軟件的公司耗費了更多的精力來加速其數學算法，而不是將軟件嵌入到主流機械設計環境中。許多商業

新方法

• 首先，CFD 軟件必須能夠直接與主流 MCAD 軟件的原生 3D CAD 數據交互，確保與不斷出現的設計變更保持同步。目前能夠滿足此要求的商業 CFD 軟件少之又少。大多數 CFD 代碼，即使是宣稱可與機械設計 (MCAD) 軟件集成的代碼，實際上使用的是 3D 幾何體的副本，通過 Parasolid 或 ACIS 等中性格式進行轉換并添加邊界條件來生成流體分析模型。這種方法有致命弱點，而且無法提供完全嵌入的流體仿真，因為采用副本并對其進行轉換這一行為切斷了主流機械設計與分析版本之間的聯系。
• 第二，CFD 軟件必須與主流機械設計 (MCAD) 軟件具有相同的“觀感”，并共享相同的裝配體樹層次關系等，以便用戶在操作 CFD 軟件時不用被迫學習新的環境，并能夠專注于待解決的實際問題。再次說明，目前能夠滿足此要求的商業 CFD 軟件少之又少。由于在多種不同 MCAD 軟件開發環境中開發用戶界面的成本較高且非常復雜，因此大多數供應商會選擇上述的轉換過程。
• 第三，大多數 CFD 軟件工具在導入實體模型時遇到的的一個特定問題是：在原始的 MCAD 模型中不存在用于表達（空的）流動空間的離散“對象”，而這些（空的）流動空間是流體模型所必須用到的。解決此問題時大多數 CFD 代碼使用的標準方法是識別并提取 MCAD模型中的所有“空腔”，將其作為額外的幽靈“對象”添加至特征樹，并為其劃分網格。這種方法不能也無法提供完全嵌入的流體仿真，因為數據一致性以及與原始 CAD 數據的一對一鏈接將丟失。

為克服上述問題，業界開發了一種稱為工程流體動力學 (EFD) 的新一代 CFD 軟件，這種軟件可滿足在 3D MCAD 設計環境中完全嵌入的并行流體仿真的需求。

大多數情況下，流體仿真的目的都是系統地尋找針對某個特定設計問題的最優解決方案。要實現此目的，工程師必須模擬大量設計變型，其中的設計變體包含對幾何參數以及輸入變量、溫度和流動條件的變更。如 SOLIDWORKS 3D CAD 這樣的現代 MCAD 環境是實現此目標的理想平臺，因為零件和裝配體的參數化和結構化采用了機械設計師非常熟悉的方式，所以他們可輕

這些參數必須作為基于對象的特征進行存儲，并像其他基于對象的數據一樣接受管理，以及可直接用來更新仿真軟件。SOLIDWORKS Flow Simulation 軟件具有這些功能，并使用設計配置等 SOLIDWORKS 特有的參數功能來支持與多個設計變型的鏈接。這種方法讓系統能夠自動且經濟高效的對大量設計變量進行仿真，還能跟蹤仿真結果屬于哪個模型。

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