A CFD az angol Computational Fluid Dynamics, vagyis numerikus áramlástan rövidítése. Meglehetősen komoly matematikai és fizikai háttérrel rendelkezik, amiből persze itt most csak minimális részletek mutathatok be.
Meglepőnek tűnhet, de napjainkban a high-tech-nek számító Forma1-es autók aerodinamikáját több száz éves(!) elméleti eredmények alapján számítják ki. Az olyan összefüggések, fizikai felfedezések és a természetet modellező matematikai egyenletek, melyek alapvetően leírják a körülöttünk zajló eseményeket, elméleti síkon már a 18. században is léteztek. Feltehetjük akkor a kérdést: a gőzmozdonyt miért nem CFD-zték le anno?
A probléma ezen összefüggések megoldásával, kiszámításával csupán annyi, hogy papíron, számológéppel nem lehetséges! Legalábbis ilyen bonyolult esetekben, mint egy Forma1-es autó, nem. Bár a CFD elméletét már a 20. század közepén kidolgozták, mégis csupán a 90-es évektől kezdték el használni ipari alkalmazásokban. Ehhez pedig a számítástechnika – nem túlozva – brutális sebességű fejlődése volt szükséges. CFD szimulációs programok már a 90-es években is léteztek, de az akkori „386”, „486”-os gépek gyenge processzorai, kis memóriakapacitásai csak nagyon egyszerű számításokat tettek lehetővé. Körülbelül 15év alatt oda jutottunk, hogy a számítógép processzorok és memóriák teljesítményei nagyságrendekkel jobbak lettek, így egy forma1-es autó egyszerű szimulációját már egy Tecsóban vásárolt, gazdaságos gamer számítógép 1-2nap alatt megcsinálja.
De mégis, mi az a CFD? Ha lényegre törően akarok fogalmazni, azt mondanám, hogy az áramló közeg (pl. levegő) útjának szimulációja, az áramlást leíró paraméterekkel együtt. Tehát megkapom az autó körüli nyomást, a hőmérsékletet, a sebességet, és még sok minden mást. Ezekből pedig megfelelő módon kiszámítható pl. a spoilerek által termelt leszorító erő, az autó ellenállása, vagy akár az autó mögött kialakuló örvények, melyek a hátul haladó, illetve előző gépekre van hatással. Segítségével egyetlen darab alkatrész legyártása, vagy egy csepp benzin elégetése nélkül kaphatunk olyan pontos képet az áramlásról, mely alapján már tesztek nélkül lehet gyártani a végső autót. Elméletileg. Ugyanis rengeteg hibázási lehetőségünk lehet, így mérések, tesztelés, és szélcsatorna-kísérletek továbbra is lesznek.
De mire jó akkor ez az egész? Egyrészt arra, hogy a tesztautógyártást és a szélcsatorna-kísérleteket (amik egyébként elég költségesek) lecsökkentsük, másrészt pedig arra, hogy olyan jelenségeket is megvizsgáljunk, melyet más módon nem lehet (pl. méréssel vagy szélcsatornával).
Természetesen a Forma1-ben nem asztali számítógépeket használnak, hanem úgynevezett cluster-eket, esetleg szuperszámítógépeket, melyek az asztali gépeknél jóval nagyobb teljesítményűek (40-50db 3-4 GHz-es processzor több száz GB RAM-mal stb.). A számítási igény így is akár több napot, vagy több hetet is igénybe vehet. Tehát jelenleg a CFD határait a számítógépes kapacitás jelenti, ezért nem tudjuk szimulálni például az egész Hungaroringet versenyautókkal együtt (nagy pontossággal legalábbis). Mindig szükséges a valóság csak egy kis darabját kiválasztani, számítógépen megrajzolni (igen, akár mm-ről mm-re) és szimulálni.
A CFD-nek egyébként rengeteg más felhasználási lehetősége is van. Előre jelezhetjük az időjárást, nagy légköri szimulációkat készítve, ezzel pontosítják a turbófeltöltőket, vagy például a vér áramlását az erekben is könnyen vizsgálhatjuk CFD szimulációval.
Attesz