
为了提出产品的原始设计,卡兰及其团队在很大程度上依赖于CFD仿真。“硬件很难做,”卡兰说,“昂贵且资本密集,原型制作也非常昂贵。但我们可以利用CFD方法设计出所有想要尝试的CAD模型,并对其进行模拟并评估性能。然后,我们可以使用CFD优化原始设计,以找出如何用最少的能量实现最大气流的方法。”对于卡兰来说,使用CONVERGE是一个显而易见的选择。他之前在Convergent Science的新应用团队工作了六年,非常了解CONVERGE在流体相关设备方面的优势。“当然,最好的功能是不需要制作任何网格,”卡兰说。“尤其是当你创建了很多设计迭代时,网格划分可能会非常复杂,而且会消耗你大量时间。所以最好的功能是自动网格划分和自适应网格细化功能。”因为他们的产品包含许多旋转部件,所以CONVERGE的多重参考系(MRF)方法也派上了用场。MRF方法通过将运动几何体创建为静止模型的来简化模拟。用户将计算域中的一个区域指定为局部旋转参考系,该参考系相对于静止或惯性参考系移动。该方法计算结果准确,且计算成本也远低于对几何体真实运动模拟的方法。此外,卡班团队还利用CONVERGE的多孔介质模型来模拟空气净化器中的过滤。在多孔介质中,流动发生在由精细几何结构组成的区域内,这些结构太小而无法直接解析。多孔介质模型通过将该效应转换为分布动量阻力来模拟。
使用这些功能组合,Karban团队进行了大约50-60次设计迭代,以确定他们想要构建的原型设计。物理原型展示的结果与他们在CFD模拟中观察到的结果非常相似,从而证实了其模型的准确性。在初步确定原型之后,他们又进行了几轮CFD仿真以进一步优化设计,最终推出了他们的首款产品。通过将CFD整合到设计工作流程中,Karban在初始原型制作和优化阶段节省了大量时间和资金。他们计划在未来继续利用这一工具。“未来我们将推出更多空气动力学产品,因此CFD将成为我们今后设计任何产品都不可或缺的一部分,”卡兰说。“我们计划在所有下一系列产品中使用CONVERGE,以获得我们所需的优化设计。”