有限元分析FEA和计算流体动力学CFD的区别与联系

 众所周知，FEA指的是FiniteElementAnalysis，即有限元分析；而CFD指的是ComputationalFluidDynamics，即计算流体动力学。通常我们会简化并将FEA归类为分析结构设计中的强度与位移，将CFD归类为分析设计中的流体流动。

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 为便于理解，有限元科技小编对有限元分析FEA和CFD分别进行实例说明。

 FEA

 下图所示，如果在货架上不断添加货物，那么货架的变形情况是怎样的，多久会到达其弹性极限？

 下图为典型的位移分布图，显示当货物重量达到100kg时，货架的前部变形大约1mm。

 下图为安全系数图，表示此时货架支撑杆上的应力处理安全状态。

 CFD

 下图所示，当热水通过一个处于空气环境中的热交换器时，水温会下降多少？

 下图所示为一张结果处理中的剖面图，显示了对于流速为3.2L/minwww.featech.com.cn的热水，其温度大约下降了约50摄氏度。同时，分析结果中给出了流体的运行轨迹以及相互作用的简单矢量图。

 FEA和CFD

 FEA与CFD之间有着巨大的差别，不管是问题类型还是求解算法，都能明显区别开来。但是，在现实情况中却有着大量的问题需要FEA与CFD同时去分析。

 例如在FEA模型中，货架是包围在空气中，而空气是作为一个流体而存在的；在CFD模型中，热交换器可能会因为水流发生结构上的变化，这就需要FEA技术来分析。

 因此，在许多情况中，我们需要建立耦合物理场来分析问题。

 多物理场

 下图为高速公路道路标志，其在重力与风力的共同作用下会发生怎样的变形呢？

 对于变形问题，我们可能首先想到用FEA技术去分析，但是风力的加载问题却很难解决，这就需要引入多物理场耦合来求解。

 首先使用CFD分析标志因为风力而在表面承受的压强，再将材料数据与重力加载导入，并将标志底座固定，进行求解，从而完成一个完整的分析流程。

 下图为位移图和Pin/Bolt标准分析图，两者都标示道路标志在风速为60mile/h时非常安全。

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