1.背景介紹

Bell Helicopter 是一家為許多商業和軍事客戶設計直升機的企業。對軍事客戶設計的直升機需要具有防御功能，以便在各種環境中保護直升機和內部人員。 Bell Helicopter 需要一種非常經濟的評估方法，用以得到可靠的分析結果進而指導直升機的設計。

Bell 的工程師被要求重新考慮和優化直升機的一個子系統，這個系統將氮氣注入到直升機的油箱中，以取代氧氣作為燃料的消耗。這樣即便油箱被導彈擊中，也不會有爆炸的危險。假設直升機處于敵人的火力之下，需要盡可能快的駛離現場，所以注入的氮氣必須迅速填充滿油箱。

在直升機起飛駛離現場之前，飛行員必須等待多長時間？什么時候他或她完全有信心油箱中的氣體不會危及飛機的安全？這是一個時間問題，更是一個爭分奪秒的問題。

通常，這類問題可以通過實際的物理測試得到答案。但測試方法昂貴，并且耗時很長。 Bell 公司自身的特點會使測試的費用成倍增加，主要是因為直升機的通風系統是由歐洲的分包商負責，其它涉及的公司員工必須攜帶昂貴的設備到歐洲進行相關的測試工作。

Bell 工程師使用 FloEFD 軟件劃分網格

2.解決方案

負責進行評估工作的工程師選擇FloEFD 對直升機油箱內部的氣體流動特性進行分析。她參考了 Bell 評估的詳細工作步驟和實際的油箱形狀。她從 Bell 整合產品團隊處獲得了初始條件，并且將其作為實體模型的邊界條件。在 FloEFD 完成網格劃分之后（圖17），她對油箱進行了詳細了分析，以獲得油箱分析的網格獨立解。油箱外部的溫度對于油箱的狀況有非常重要地影響。劃分的網格必須能夠精確的捕捉到流體流動方面的細小特征。

在網格劃分和定義完成之后，工程師對模型進行求解并且生成后處理可視化圖片（圖18）。FloEFD 也可以生成一個氧氣濃度隨時間變化的圖表。

圖18通過FloEFD生成了直升機油箱內氣體流動的跡線

3.結果描述

由仿真結果得到的氧氣濃度等值面圖表明油箱的某些區域沒有足夠的氣體進口。相應的這個潛在的設計風險被以比實驗測試低很多的代價進行證實和解決。其中的一個解決方案就是增加一個輔助的氣體再分配噴嘴。如果到了模型測試階段再發現這個問題，需要解決問題的花費是相當大的，并且有可能延誤項目的研發。

在沒有專業 CFD 分析專家介入的情況下，FloEFD 可以使工程師評估和改進方案設計。及時和精確的 FloEFD 分析節省了研發后期設計方案更改的費用。此外，工程師可以解決方案設計中的問題，從而節省了分析專家的人力和時間。