شبیه‌سازی CFD چیست؟
هوا نیز همانند آب، به عنوان یک سیال در اثر وجود گرادیان دمایی و فشاری (وجود اختلاف دما یا فشار) حرکت می‌کند. وجود موانع مختلف در هندسه محاسباتی (مانند ساختمان‌ها، دیوارها، ماشین‌ها، افراد، کف و سقف، یا قفسه‌های سرور و غیره) سبب تغییر مسیر جریان هوا می‌شود؛ در کنار این موضوع وجود نقاط تخلیه و تزریق هوا به هندسه محاسباتی، سطوح گرم یا سرد و غیره همگی سبب بروز تغییرات در جریان هوا می‌شود، از این رو تجزیه و تحلیل جریان هوا در این فضاها امری پیچیده است و با روش‌های تحلیلی و کاغذ و قلم امکان ناپذیر است. در این شرایط است که انجام شبیه‌سازی با روش‌های دینامیک سیالات محاسباتی یا اصطلاحاً CFD (Computational Fluid Dynamics) مطرح می‌گردد.
در شبیه‌سازی CFD ابتدا یک مدل سه بعدی کامپیوتری از هندسه محاسباتی تهیه می‌گردد و سپس با استفاده از تکنیک‌ها و روش‌های عددی جریان هوا در شرایط پایا یا گذرا محاسبه می‌گردد. با محاسبه جریان هوا می‌توان پارامترهای مختلف هوا، مانند فشار، سرعت، دما، نرخ انتقال حرارت، غلظت آلاینده‌های مختلف و سایر مشخصات هوا را تعیین نمود. بدین ترتیب با استفاده از شبیه‌سازی CFD بینش مناسبی از عملکرد سامانه‌های سیالاتی پیش از ساخت مجموعه فراهم می‌گردد. به عبارت ساخت با استفاده از شبیه‌سازی CFD پیش از ساخت می‌توان نتیجه را با دقت مناسبی پیش‌بینی، تجزیه و تحلیل و بهینه‌سازی نمود.
باید در نظر داشت که شبیه‌سازی CFD در کنار تمامی مزایا و ویژگی‌های خود برخی محدودیت‌هایی نیز دارد اما پیش از انجام شبیه‌سازی CFD پروژه خود بایستی به موارد زیر پرداخته شود.
انجام شبیه‌سازی توسط خود مجموعه یا برون‌سپاری؟
اولین موضوعی که قبل از شروع کار بایستی به آن پاسخ داده شود این است که آیا می خواهید خودتان شبیه‌سازی CFD را انجام دهید یا از مشاوره یک تیم حرفه‌ای در این امر بهره ببرید و آنها شبیه‌سازی CFD را برای شما انجام دهند. واقعیت این است که انجام شبیه‌سازی با استفاده از CFD دارای نکات فراوان است و یادگیری آن دارای شیب تندی است و این امر ممکن است از نظر زمان صرف شده و نتایج بدست آمده برای شما هزینه فراوانی را در پی داشته باشد. منظور از شیب تند، زمان‌بر بودن فرآیند کسب مهارت در شبیه‌سازی CFD می‌باشد. اساساً تکنیک های عددی همچنان درگیر مشکلات مختلفی هستند و این مشکلات و محدودیت‌ها می توانند تا حد زیادی بر دقت نتایج تاثیر بگذارند. به طور کلی اگر شما به طور گسترده قصد استفاده از CFD را (بیش از چند ده بار) داشته باشید، ممکن است استخدام یک حرفه‌ای برای انجام کار شما مفیدتر باشد، اما در غیر این صورت معمولاً همکاری با یک تیم حرفه‌ای در این امر و برون‌سپاری برای شما سودمندتر است. کارشناسان و متخصصین شرکت ایمن طرح سیال، آماده هستند تا با ارائه خدمات شبیه‌سازی CFD در زمینه‌های مختلف صنعتی پاسخگوی نیاز شما در این زمینه باشند.
بودجه مورد نیاز
با توجه به تصمیم شما مبنی بر انجام شبیه‌سازی CFD توسط خود مجموعه و یا برون‌سپاری آن به مشاورین، بودجه مورد نیاز متفاوت است. معمولاً مبلغ پرداختی به تیم مشاوره شبیه‌سازی CFD جهت انجام پروژه، علاوه بر هزینه‌های مربوط به تخصص و تجریه، شامل هزینه‌های نیروی انسانی، تجهیزات کامپیوتری، هزینه‌های نرم‌افزاری و غیره می‌باشد. برخی از قراردادهای شبیه‌سازی CFD فقط مربوط به انجام یک حالت شبیه‌سازی می‌باشد، اما برخی دیگر علاوه بر شبیه‌سازی حالت اولیه شامل طراحی، بهینه‌سازی و شبیه‌سازی طرح نهایی نیز می‌باشند. بدیهی است که جهت انجام شبیه‌سازی توسط خود مجموعه لازم است که هزینه‌های زیادی را جهت تهیه تجهیزات کامپیوتری، نیروی انسانی و تهیه مجوز نرم‌افزار پرداخت، در کنار این موارد هزینه یادگیری کارمندان را نیز بایستی در نظر گرفت و زمانی این هزینه‌ها برای مجموعه سودمند خواهند بود که پروژه‌های شبیه‌سازی در سال بیشتر از تعداد معینی باشند.
بازگشت سرمایه‌گذاری
انجام شبیه‌سازی CFD یک راه‌حل ایده‌آل برای تمامی افراد و پروژه‌ها نمی‌باشد. اگر شما می‌خواهید شبیه‌سازی CFD را به منظور اندازه‌گیری یک پارامتر خاص در یک پروژه ساخته شده انجام دهید، همانند یافتن نقاط داغ در یک مرکز داده، مناسب‌تر است که به جای استفاده از شبیه‌سازی CFD از اندازه‌گیری آن پارامتر و روش‌های مانیتورینگ مختلف بهره ببرید. شبیه‌سازی CFD به مانند سایر روش‌های عددی دارای مقداری خطا می‌باشد و بهتر است از آن در زمانی که اندازه گیری واقعی چندان عملیاتی نیست، به عنوان یک ابزار پیش‌بینی کننده، استفاده کرد. در هر حال بایستی اطمینان حاصل کنید که سرمایه گذاری انجام شده بر تجزیه و تحلیل CFD دارای پتانسیل بازگشت قابل‌قبولی بوده و هزینه‌های انجام شده در این بخش را توجیه می‌نماید.
بایستی در نظر داشت که در کاربردهای مهندسی، ساخت و ساز و معماری، ساخت ماکت و انجام آزمایش‌های مختلف بر روی آن چندان عملی نیست. علاوه بر این اعمال اصلاحات بر روی طراحی‌های موجود و رفع ایرادات آنها بسیار پرهزینه و مشکل خواهد بود. اثر دینامیک سیالات محاسباتی یا اصطلاحا CFD (Computational Fluid Dynamics) مستقیماً با تفسیر نتایج شبیه‌سازی مرتبط می‌باشد. توانایی تشخیص و ارزیابی عملکرد، شناخت فرصت‌های پیشرفت و ایجاد بهبود در سامانه و تعیین مقدار نتایج و اثرات ایجاد اصلاحات بر روی سامانه بخش‌هایی از مرحله تفسیر نتایج شبیه‌سازی می‌باشند. به تصویر کشیدن نتایج شبیه‌سازی، فرصت‌های بهینه‌سازی مشخصات عملکردی طراحی، مانند شدت مصرف انرژی و تلفات حرارتی، مقدار آلاینده‌های موجود در هوا در بخش‌های مختلف، آسایش حرارتی افراد در قسمت‌های مختلف، شدت نور خورشید وارد شده به ساختمان، گردش مجدد هوای گرم و نامطبوع در فضاهای مختلف و سایر معیارها و پارامترهای عملکردی طراحی در کاربردهای مهندسی، ساخت و ساز و معماری را فراهم می‌کند.