Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği (CFD), akışkan akışını sayısal yöntemler ve algoritmalar kullanarak modelleme ve analiz etme bilimidir. Gerçek dünya problemlerini çözmek için karmaşık denklemlerin bilgisayar ortamında çözülmesini sağlar.
CFD'nin Temel Adımları:
Problem Tanımı: İncelenecek akışkan akışı probleminin belirlenmesi (örneğin, bir kanat üzerindeki hava akışı, bir borudaki su akışı).
Geometri ve Ağ Oluşturma: İncelenen akış alanının geometrik modelinin oluşturulması ve bu alanın küçük hücrelere (ağ) bölünmesi. Ağ kalitesi, çözümün doğruluğunu doğrudan etkiler.
Fiziksel Model Seçimi: Akışkanın özelliklerini (yoğunluk, viskozite gibi) ve akışı yöneten denklemleri (Navier-Stokes denklemleri, enerji denklemi gibi) içeren uygun bir fiziksel modelin seçilmesi. Navier-Stokes Denklemleri oldukça önemlidir.
Sınır Koşullarının Tanımlanması: Akış alanının sınırlarında akışkanın davranışını tanımlayan koşulların (giriş hızı, çıkış basıncı, duvar sıcaklığı gibi) belirlenmesi.
Çözüm: Seçilen model ve sınır koşulları ile birlikte, akış alanındaki bilinmeyen değişkenlerin (hız, basınç, sıcaklık gibi) sayısal yöntemlerle çözülmesi. Bu aşamada Sayısal Yöntemler kullanılır.
Doğrulama ve Validasyon: Çözümün doğruluğunun ve geçerliliğinin deneysel veriler veya analitik çözümlerle karşılaştırılarak kontrol edilmesi.
Sonuçların Analizi ve Görselleştirilmesi: Elde edilen sonuçların (kontur plotları, vektör plotları, akış çizgileri gibi) kullanılarak akış alanının anlaşılması ve yorumlanması.
CFD'nin Uygulama Alanları:
CFD, mühendislik problemlerini çözmek, tasarımları optimize etmek ve gerçek dünya olaylarını anlamak için güçlü bir araçtır.