CFD模擬普及化:使用者體驗如何重塑流體力學工程師的未來?

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長期以來,計算流體力學(CFD)被視為模擬領域中的「深水區」。非線性的工作流程、複雜的物理模型,以及龐大的數據解讀門檻,使得這項強大的技術往往僅掌握在少數受過高度訓練的專家手中。

然而,達梭系統深信,模擬技術應當賦能於所有工程師,而非僅限於專家。透過 3DEXPERIENCE 平台上的 Fluid Dynamics Engineer 角色,SIMULIA 正致力於推動 CFD 的「普及化」。這並非意味著簡化科學原理,而是透過「使用者體驗」(以下簡稱UX)的重塑,在不妥協精確度的前提下,讓模擬變得更直觀、更具擴展性且易於協作。

本期技術通報將帶您深入剖析,最新的 UX 策略如何打破 CFD 的技術高牆。

為何過去 CFD 難以跨越「專家門檻」?

在傳統的工作流程中,CFD 應用程式本質上是極其複雜的。

  • 非線性流程:設定過程往往缺乏邏輯引導,新手容易迷失。
  • 幾何處理耗時:複雜的 CAD 模型需要大量的手動修補才能進行網格劃分。
  • 數據解讀困難:缺乏直觀的後處理工具,導致決策週期拉長。

這些痛點導致了一個普遍現象:模擬往往只能在設計定案後的「驗證階段」介入,無法真正驅動設計。SIMULIA 的目標很明確 :保留專家所需的深度與準確性,同時降低非專職分析師的入門門檻。

解決方案:以「人」為本的 UX 設計哲學

SIMULIA 的研發團隊將使用者研究(User Research)與設計思考(Design Thinking)融入產品開發週期。透過觀察工程師如何設定模擬、在哪裡遇到阻礙,新的 Fluid Dynamics Engineer 角色體現了三大設計原則:

  • 簡化設定:在保留控制權的同時,大幅簡化配置步驟。
  • 情境引導:透過視覺提示與邏輯工作流,提供即時的反饋。
  • 建立信心:確保每一步驟的清晰度,讓使用者對模擬結果更有把握。

六大技術更新亮點

為了落實上述理念,最新的 Fluid Dynamics Engineer 釋出了多項關鍵更新,旨在加速模型準備並縮短學習曲線:

1. 顯式流體體積抽取 (Explicit Flow Volume Extraction)

痛點解決:傳統上,定義流體域往往需要繁瑣的布林運算。

更新優勢:新功能可更快速地抽取流體體積,並清楚向使用者展示模擬範圍,大幅縮短前處理時間。

士盟科技-部落格-技術通報-圖1. 顯式流體體積抽取 (Explicit Flow Volume Extraction)

2. 自動微小縫隙填補 (Automatically Filling Gaps)

痛點解決:匯入的 CAD 幾何常帶有微小的破面或縫隙,導致網格生成失敗。

更新優勢:軟體能智慧偵測並自動密封幾何中的細微開口,顯著減少手動清理幾何(Clean-up)的痛苦過程。

士盟科技-部落格-技術通報-圖2. 自動微小縫隙填補 (Automatically Filling Gaps)

3. 智慧引導分析定義 (Guided Analysis Definition)

痛點解決:邊界條件與參數設定錯誤是模擬發散的主因。

更新優勢:透過內建的 Assistant 功能,系統會以清晰的語言和情境提示,引導使用者完成流場定義、邊界條件與參數設定。

士盟科技-部落格-技術通報-圖3. 智慧引導分析定義 (Guided Analysis Definition)

4. 集中式物理管理器 (Streamlined Physics Manager)

痛點解決:參數散落在不同選單中,管理不易。

更新優勢:新的 Physics Manager 將所有模擬參數的設定與控制集中化,讓使用者能一目了然地檢視並快速存取完整的模擬定義。

士盟科技-部落格-技術通報-圖4. 集中式物理管理器 (Streamlined Physics Manager)

5. 直觀的視覺化 (Intuitive Visualization)

痛點解決:過於華麗但缺乏重點的後處理圖形。

更新優勢:數據呈現經過重新設計,強調「洞察(Insight)」與清晰度,幫助工程師更有信心地解讀流體行為。

士盟科技-部落格-技術通報-圖5. 直觀的視覺化 (Intuitive Visualization)

6. 加速網格劃分 (Faster Meshing Setup)

痛點解決:網格品質與生成速度的權衡。

更新優勢:結合自動網格規範與新的 CVM 網格技術 ,使用者能更快速、穩定地生成高品質網格,在降低設定力氣的同時維持計算精度。

士盟科技-部落格-技術通報-圖6. 加速網格劃分 (Faster Meshing Setup)

戰略價值:從「後端驗證」走向「設計驅動」

將 UX 思維導入流體力學產品線,其價值不僅止於軟體操作層面,更在於戰略層面的轉型。達梭系統正在讓更廣泛的工程族群(如機構設計師、產品工程師)能夠在設計早期就利用模擬技術。

這帶來了顯著的效益:

  • 擴大採用率:非專家用戶也能獨立執行基礎流體分析。
  • 縮短洞察時間 (Time-to-Insight):加速從模型建立到取得結果的週期。
  • 跨團隊協作:設計與製造部門能在同一平台上,基於相同的數據進行溝通與決策。

隨著工程挑戰日益複雜,具備智慧與直觀特性的模擬工具已成為必要。SIMULIA 透過持續的研究與 UX 優化,正在實踐「模擬普及化」的承諾,讓創新不再受限於工具的門檻。

 

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資料來源: SIMULIA Blog

關鍵字 : CFD、熱流分析、FluidDynamicsEngineer、工程模擬