仿真和實測,該相信誰?
當我第一次接觸flotherm的時候,那時候還是4.2版,我覺得這是一個很牛逼的高科技工具。我強烈地想學會它,我覺得,一旦學會了使用它,任何散熱問題都會迎刃而解,畫個圖,丟進去讓計算機一算就有結果了嘛。
后來,聽到我的上司開玩笑似的講過一句話,大意就是【仿真是別人相信,自己不相信;實驗測試是自己相信,別人不相信。】我覺得有點奇怪,怎么會有這種講法。
再后來,用的軟件多了,實驗做多了,才慢慢體會到這句話其實是有那么點道理的。
外行的人看到仿真結果,那么漂亮的效果圖,溫度,速度,壓力全顯示在那里,紅綠相間,鐵證如山,然后很容易以崇拜的眼光看你,覺得你的結果就是那個物理問題的真相。
而對于實驗,外行人會懷疑,你測試的準確嗎?即使你為了保持熱電偶的一致性,把60根TC的探頭全部手工焊接了一遍,以1%的誤差連接在60個元件的相同位置,他們還是半信半疑:【實驗總是有誤差的嘛~】。
其實對于仿真和實測來講,內行的應該相信后者,畢竟,后者的出錯概率要小得多。
而就仿真來說,同樣的問題,同樣的模型,幾個參數的變化會導致完全不同的結果,而這幾個參數的設置是靠大量經驗得來的。完全不是【把模型丟進去讓計算機計算出結果就行了】這么一回事。
即使我用了這么久的仿真軟件,每次計算結果出來,還是保持十二分的警惕:這真的對嗎?壓力分布合理嗎?有一坨溫度異常的部位是什么情況?氣流怎么沒有在預想的通道里面跑?
如何解決問題?
一般來講,碰到一個問題,應該是先用筆和腦子進行估算,各種公式,各種經驗數值都用上,然后,針對把握不準的部分進行建模仿真計算,這樣既可以節約時間,也能得到相對準確的結果。
千萬不要養成一上來就建模,丟給電腦的做法。你想過沒有,如果沒有了電腦怎么辦?
估算做多了,才知道問題的本質,才能摸清楚【傳熱】這個物理界最變幻莫測,詭異多端的現象。
讓人頭疼的是,各種經驗公式都有嚴格的使用條件,包括常用的努賽爾數,雷諾數,熱對流系數,邊界層計算等等。例如平板和圓柱的計算方法是不同的,熱源朝下和熱源朝上的經驗參數是不同的。不要有弄幾個經驗公式就打發所有散熱問題的想法,這不科學。
當然,具體到某類產品,可以有相對簡單的經驗公式來適配,比如對于做主動散熱器的廠家,對流系數在一個狹小范圍,完全可以手工快速計算散熱器的熱阻。
組合加正反饋
仿真計算只有與實驗相符合,才有意義。通過分析不同類型的問題,建立仿真的模型,與實測對比,檢查自己的建模方法,研究各種參數的物理含義,這是正反饋循環,做的越多,對于不同類型的建模方法就越熟悉,以后可以用最少的計算時間算出結果。
而有的問題只能先通過實驗進行測試驗證,再把某一部分不能實測的建模進行計算。這是組合設計驗證的方法。
其實任何領域都是相通的,軟件永遠是工具,它頂多是提高了人類分析問題的效率,主要生產力角色還是人本身。
所以不要迷信軟件,撥開云霧把握本質才不至于在前進的道路上越走越偏。
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