พลศาสตร์ของไหล อาจเป็นคำที่ฟังดูแล้วเข้าใจยากสำหรับใครหลาย ๆ คน แต่ถ้าหากเราลองนึกถึงการทำงานของกังหันลม เครื่องบิน หรือแม้กระทั่งอุปกรณ์ภายในบ้านอย่างท่อน้ำ ที่ต้องใช้ของไหลเป็นองค์ประกอบในการทำงาน ก็คงเห็นภาพได้ชัดเจนขึ้นแน่นอน โดยพลศาสตร์ของไหลเป็นการศึกษาพฤติกรรมการเคลื่อนที่ของของไหล อาทิ น้ำ น้ำมัน อากาศ หรือก๊าซ เป็นต้น เพื่อนำลักษณะเหล่านี้มาใช้ในการออกแบบสิ่งก่อสร้างหรืออุปกรณ์ต่าง ๆ ที่ต้องใช้อิทธิพลจากของไหล ให้มีความถูกต้อง แม่นยำ เพื่อให้เกิดความปลอดภัยยิ่งขึ้น
ซึ่งทั้ง 4 โปรแกรมจำลองพลศาสตร์ของไหล (CFD) ที่กล่าวไปข้างต้นจะช่วยให้ธุรกิจประหยัดเวลาและต้นทุนในการออกแบบและพัฒนาสินค้าให้มีความปลอดภัย และสามารถใช้งานได้อย่างเต็มประสิทธิภาพ โดยเฉพาะซอฟต์แวร์อย่าง scFLOW และ scSTREAM ที่มีการอัปเดตล่าสุดใน Cradle CFD 2025.1 Update Release
สารบัญ
โปรแกรมจำลองพลศาสตร์ของไหล (CFD) คืออะไร
โปรแกรมจำลองพลศาสตร์ของไหล (CFD) หรือ Computational Fluid Dynamics เป็นซอฟต์แวร์คอมพิวเตอร์ที่ใช้ในการจำลองพฤติกรรมของของไหล และคำนวณค่าต่าง ๆ ที่ต้องการโดยใช้สูตรทางคณิตศาสตร์ต่าง ๆ อาทิ สมการต่อเนื่อง สำหรับการหาอัตราไหลคงที่ สมการแบร์นูลลี สำหรับการหาค่าความดันของไหลภายในท่อ ๆ หนึ่ง รวมถึงค่าทางคณิตศาสตร์อื่น ๆ เช่น ค่าความหนาแน่น ค่าปริมาตรจำเพาะ พื้นที่ ความดัน เป็นต้น เพื่อคำนวณการไหลของของไหล แรงดัน อุณหภูมิ ความเร็ว และคุณสมบัติอื่น ๆ ของของไหลในจุดต่าง ๆ
ซึ่งซอฟต์แวร์หลัก ๆ ที่วิศวกรและนักออกแบบนิยมใช้งาน ได้แก่
1. scSTREAM
scSTREAM เป็นโปรแกรมจำลองพลศาสตร์การไหลที่มีการนำไปใช้ในงานในอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์และสถาปัตยกรรมเป็นเวลากว่าสามสิบปี มีเอกลักษณ์เฉพาะด้วยอินเตอร์เฟสที่ใช้งานง่ายและการประมวลผลความเร็วสูง และซอฟต์แวร์ที่มีการพัฒนาอยู่ตลอดเวลา นอกจากนี้ยังมาพร้อมกับ Add-on ที่มีชื่อว่า HeatDesigner โดยได้รับการพัฒนาเป็นพิเศษสำหรับแนวทางการออกแบบเพื่อช่วยในการระบายความร้อนของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ โดดเด่นด้วยอินเตอร์เฟสที่เรียบง่ายและประสิทธิภาพการคำนวณที่ทรงพลัง
2. scFLOW
scFLOW เป็นซอฟต์แวร์จำลองพลศาสตร์ของไหลยุคใหม่ที่ได้รับการพัฒนาขึ้นเพื่อให้เป็นเครื่องมือที่ล้ำสมัย มาพร้อมเทคโนโลยีที่หลากหลายและคุณสมบัติที่ใช้งานง่าย ปัจจุบันซอฟต์แวร์นี้ติดตั้งตัวแก้ปัญหาที่มีความเสถียรและความเร็วในการคำนวณเพิ่มขึ้นถึงสามเท่า รวมถึงติดตั้งชุดคำสั่งใหม่ ๆ ซึ่งช่วยให้ผู้ใช้งานระดับเริ่มต้นสามารถสร้างแบบจำลองที่ซับซ้อนและโครงสร้างคุณภาพสูงได้ ตอบโจทย์การออกแบบเพื่อแก้ปัญหาด้านยานบินและอวกาศและหลักอากาศพลศาสตร์ของยานยนต์ รวมถึงแก้ปัญหาด้านประสิทธิภาพของใบพัด ปั๊มลม และอุปกรณ์หมุนอื่นๆ
3. SC/Tetra
SC/Tetra เป็นโปรแกรมจำลองพลศาสตร์การไหลและความร้อนที่ใช้โครงสร้างแบบไฮบริดเพื่อแสดงรูปร่างของโมเดลได้อย่างละเอียดเพื่อความแม่นยำในการจำลองแบบ ด้วยลักษณะเฉพาะของซอฟต์แวร์ เช่น ระบบการสร้างโครงสร้างแบบซับซ้อน การประมวลผลด้วยความเร็วสูง การใช้พื้นที่หน่วยความจำที่น้อยกว่า และที่สำคัญคือระบบที่เป็นมิตรต่อผู้ใช้งานในทุก ๆ ขั้นตอน ทำให้ผู้ใช้งานสามารถคำนวณการจำลองและผลลัพธ์ต่าง ๆ ได้อย่างรวดเร็ว
4. PICLS
PICLS โปรแกรมจำลองพลศาสตร์ของไหลที่ออกแบบมาเป็นพิเศษสำหรับการจำลองความร้อนของแผงวงจรพิมพ์หรือ PCB ได้ง่าย ๆ โดยไม่จำเป็นต้องมีความชำนาญด้านการจำลองความร้อนมาก่อน ผ่านการทำงานที่ง่ายและรวดเร็วในรูปแบบ 2D คุณสามารถนำเข้าข้อมูลจาก E-CAD เพื่อทำการวิเคราะห์เชิงความร้อนได้ และยังสามารถนำเข้าข้อมูลเพื่อใช้ร่วมกับโปรแกรม scSTREAM และ HeatDesigner ได้อีกด้วย
ประโยชน์ของการใช้งานโปรแกรมจำลองพลศาสตร์ของไหล
การใช้โปรแกรมจำลองพลศาสตร์ของไหล ช่วยให้วิศวกรและนักออกแบบสามารถทำงานได้มีประสิทธิภาพขึ้น ดังนี้
1. ออกแบบและพัฒนาผลิตภัณฑ์
โปรแกรมจำลองพลศาสตร์ของไหล (CFD) ช่วยให้วิศวกรและนักออกแบบสามารถจำลองการไหลของของไหลที่มีผลต่ออุปกรณ์หรือสิ่งปลูกสร้างต่าง ๆ อาทิ ท่อน้ำ รถยนต์ เครื่องบิน เขื่อนกั้นน้ำ เพื่อออกแบบและพัฒนาผลิตภัณฑ์ให้มีกลไกการทำงานและความทนทานที่เหมาะสม และเพิ่มประสิทธิภาพในการทำงานมากขึ้น
2. วิเคราะห์เพื่อปรับปรุงการผลิต
โปรแกรม CFD ยังช่วยในการวิเคราะห์หาจุดที่ทำให้สิ่งปลูกสร้างหรืออุปกรณ์ต่าง ๆ มีประสิทธิภาพที่ลดลง เพื่อหาแนวทางแก้ปัญหาหรือปรับปรุงคุณภาพในการผลิตหรือก่อสร้างให้เหมาะสมยิ่งขึ้น เช่น การวิเคราะห์ระบบระบายอากาศภายในอาคาร ว่ามีจุดใดที่อากาศไม่สามารถไหลเวียนได้ดี และควรปรับแก้อย่างไร
3. วิเคราะห์ความปลอดภัย
การจำลองพลศาสตร์ของไหลยังช่วยให้วิศวกรและนักออกแบบมองเห็นความเสี่ยงที่เกี่ยวข้องกับการไหลของของไหล เช่น การกัดเซาะหรือแรงดันน้ำที่อาจทำให้เขื่อนเกิดความเสียหาย หรือทิศทางการไหลของก๊าซมีพิษภายในท่อ เพื่อวางแผนป้องกันระบบต่าง ๆ ให้มีความรัดกุมมากยิ่งขึ้น
4. จำลองสถานการณ์ก่อนลงมือทำจริง
โปรแกรมจำลองพลศาสตร์ของไหลยังช่วยให้ผู้ผลิตประหยัดต้นทุนและประหยัดเวลา เนื่องจากเราไม่จำเป็นต้องผลิตอุปกรณ์ เครื่องยนต์ หรือชิ้นงานออกมาเพื่อทดสอบการทำงาน แต่เราสามารถออกแบบภายในโปรแกรมเพื่อจำลองการทำงานได้ทันที อีกทั้งยังช่วยในการตัดสินใจเลือกวัสดุ รูปทรง ที่เหมาะสมกับชิ้นงานนั้น ๆ เพื่อให้เกิดประสิทธิภาพสูงสุดในการทำงานได้อีกด้วย
อุตสาหกรรมที่นำโปรแกรมจำลองพลศาสตร์ของไหลมาใช้งาน
การจำลองพลศาสตร์ของไหลนั้นมีประโยชน์ต่ออุตสาหกรรมต่าง ๆ เป็นอย่างมาก โดยเฉพาะอย่างยิ่งในกลุ่มที่ต้องการความปลอดภัยและความแม่นยำสูง โปรแกรม CFD จึงนิยมใช้ในอุตสาหกรรมต่าง ๆ เหล่านี้ อาทิ
1. อุตสาหกรรมการบินและอวกาศ
อย่างที่เรารู้กันว่าการจะผลิตเครื่องบินหรือยานอวกาศสักลำขึ้นมานั้น เราจำเป็นต้องให้ความสำคัญในเรื่องความปลอดภัยและการประหยัดพลังงานอย่างมาก วิศวกรและนักออกแบบจะใช้โปรแกรม CFD เพื่อออกแบบรูปร่างของเครื่องบิน จรวด หรือยานอวกาศให้มีต้านแรงลมน้อยที่สุดและประหยัดเชื้อเพลิงให้ได้มากที่สุด เพื่อลดความเสี่ยงที่อาจเกิดจากการเผาไหม้ นอกจากนี้ โปรแกรม CFD ยังช่วยในการออกแบบระบบต่าง ๆ ภายในห้องโดยสาร อาทิ ระบบระบายความร้อน ระบบอากาศ เพื่อความปลอดภัยต่อนักบินและนักบินอวกาศอีกด้วย
2. อุตสาหกรรมยานยนต์
ปัจจุบันยานพาหนะทั้งรถยนต์และมอเตอร์ไซค์ถือเป็นสิ่งจำเป็นที่ใช้ในการเดินทาง วิศวกรจึงจำเป็นต้องใช้โปรแกรม CFD ในการออกแบบยานพาหนะให้มีรูปทรงที่เหมาะสม เพื่อช่วยลดแรงเสียดทาน และเพิ่มประสิทธิภาพในการประหยัดน้ำมัน รวมถึงออกแบบระบบอื่น ๆ เช่น ระบบไหลเวียนอากาศภายในรถ ระบบเผาไหม้เชื้อเพลิง หรือระบบท่อไอเสียให้มีความปลอดภัย และทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพ
3. อุตสาหกรรมด้านพลังงาน
การผลิตไฟฟ้าจากพลังงานสะอาด เช่น พลังงานน้ำ พลังงานลม และพลังงานแสงอาทิตย์ ได้รับความนิยมมากขึ้นในปัจจุบัน โปรแกรมจำลองพลศาสตร์ของไหล เข้ามาทำหน้าที่ในการออกแบบและวิเคราะห์ประสิทธิภาพของอุปกรณ์ต่าง ๆ เช่น การออกแบบรูปทรงใบพัดกังหันลมเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการผลิตไฟฟ้า ลดเสียงรบกวน และยืดอายุการใช้งาน หรือการออกแบบโครงสร้างกังหันน้ำให้มีความแข็งแรง ทนทานต่อแรงดันน้ำและสภาพแวดล้อม เพื่อช่วยประหยัดพลังงาน และลดต้นทุนการผลิตอย่างยั่งยืน
เสียงจากผู้ใช้งาน / รีวิว
GreenDwell (กรุงเทพฯ)
“ทีมงานของ GreenDwell สามารถเอาชนะความท้าทายของขนาดพื้นที่ผ่านกระบวนการทำงานด้านการออกแบบโดยรวมที่ซอฟต์แวร์ scSTREAM มีให้ เครื่องมือการจำลองการถ่ายเทอากาศที่เชื่อถือได้นี้มีบทบาทสำคัญอย่างมากในการช่วยในการตัดสินใจการออกแบบที่มีประสิทธิภาพ”
Siritip Harntaweewongsa – Executive Director, GreenDwell (กรุงเทพฯ)
Africus Co., Ltd. (กรุงเทพฯ)
“Africus ใช้โซลูชั่น CFD ของ Cradle – scSTREAM เพื่อเพิ่มวิเคราะห์ Thermal Comforts ในวัดที่ระบายอากาศตามธรรมชาติโดยมีอายุกว่า 100 ปีในกรุงเทพฯ การจำลองสร้างผลลัพท์ข้อมูลเชิงลึกที่แม่นยำ ทำให้เราสามารถเสนอการปรับปรุงที่สำคัญสำหรับการไหลเวียนของอากาศและสภาพแวดล้อมภายในอาคาร ซึ่งท้ายที่สุดแล้วสามารถลดอุณหภูมิสูงสุดในฤดูร้อนลงได้ถึง 4.5°C”
ศาสตราจารย์ ดร. Atch Sreshthaputra – ที่ปรึกษาหลัก, Africus Co., Ltd. (กรุงเทพฯ)
Artisan Architects Co., Ltd. (กรุงเทพฯ)
“Artisan Architects ใช้โซลูชั่น CFD ของ Cradle ใน scSTREAM เพื่อส่งมอบการออกแบบอาคารที่ยั่งยืนและมีประสิทธิภาพยิ่งขึ้น ฟังก์ชัน Meshing แบบมีโครงสร้างช่วยประหยัดเวลาได้อย่างมาก ทำให้เราสามารถทำการทดสอบได้เร็วขึ้นและตรวจสอบการออกแบบได้ดียิ่งขึ้น วิธีการนี้ช่วยให้ทีมของเราเข้าใจลมในเมืองได้ลึกซึ้งยิ่งขึ้น เพื่อสร้างสภาพแวดล้อมที่สะดวกสบายและยั่งยืนในโครงการขนาดใหญ่”
ศาสตราจารย์ ดร. Pattaranan Takkanon – ผู้เชี่ยวชาญ CFD และที่ปรึกษาอาคารเขียว, Artisan Architects Co., Ltd. (กรุงเทพฯ)
มหาวิทยาลัยขอนแก่น ประเทศไทย
“การใช้ซอฟต์แวร์ SC/Tetra CFD ในการศึกษาของเรา ได้ปรับปรุงความสม่ำเสมอของการไหลของอากาศในห้องแช่แข็งกุ้ง และลดเวลาในการแช่แข็งลง การออกแบบ Diffuser บนเพดานแบบใหม่ที่มีวงกลมศูนย์กลาง 5 วง ทำให้การไหลของอากาศเพิ่มขึ้น 13.57% แสดงให้เห็นถึงประสิทธิภาพของการจำลอง CFD ขั้นสูงในการปรับปรุงกระบวนการทางอุตสาหกรรม”
Chanya Uraijaree – มหาวิทยาลัยขอนแก่น ประเทศไทย
Shinryo Corporation (ประเทศญี่ปุ่น)
“Shinryo Corporation ได้ผสานเครื่องมือ CFD ของ Cradle ใน scSTREAM เข้ากับระบบ S‑CAD ของพวกเราอย่างราบรื่น ทำให้ประสิทธิภาพในการออกแบบระบบปรับอากาศดีขึ้นอย่างมาก การผสานนี้ทำให้วิศวกรของเราลดเวลาในการวิเคราะห์ลงได้ถึง 50% ส่งเสริมการสร้างสรรค์นวัตกรรมและเพิ่มความแม่นยำในการแก้ปัญหาด้านวิศวกรรมสิ่งแวดล้อม”
Ken Fukada – นักวิจัยกลุ่มโซลูชัน CFD, Shinryo Corporation (ประเทศญี่ปุ่น)
Panasonic (ประเทศญี่ปุ่น)
“Cradle CFD มีบทบาทสำคัญในการปฏิวัติกระบวนการประเมินการออกแบบของเราที่ Panasonic ด้วยการผสานเทคโนโลยีการจำลองขั้นสูงเช่น scFLOW และ MSC Nastran เราสามารถตรวจสอบความปลอดภัยและเพิ่มประสิทธิภาพของพัดลมเพดานของเราได้ แม้ในสภาวะที่ท้าทาย เช่น แรงลมจากเครื่องปรับอากาศ นวัตกรรมนี้ช่วยให้เราสามารถรับรองความน่าเชื่อถือและความสะดวกสบายของผลิตภัณฑ์ของเรา สะท้อนถึงความมุ่งมั่นของเราในการปรับปรุงคุณภาพอากาศภายในอาคาร”
Masahiro Shigemori – หัวหน้าฝ่ายพัฒนานวัตกรรมเทคโนโลยีการระบายอากาศ, Panasonic (ประเทศญี่ปุ่น)
การรวบรวมประสบการณ์จากผู้ใช้งานจริงเหล่านี้ ไม่เพียงแต่ช่วยยืนยันถึงความสามารถของซอฟต์แวร์ scSTREAM, scFLOW, SC/Tetra และ PICLS เท่านั้น แต่ยังช่วยให้เห็นผลลัพธ์ที่จับต้องได้ เช่น การลดเวลาในการวิเคราะห์ การปรับปรุงความสะดวกสบายภายในอาคาร และการเพิ่มประสิทธิภาพของกระบวนการทางอุตสาหกรรม ซึ่งสอดคล้องกับประโยชน์ของการใช้โปรแกรมจำลองพลศาสตร์ของไหลที่กล่าวถึงในบทความนี้
คำถามที่พบบ่อย (FAQ)
– โปรแกรม CFD คืออะไร?
- โปรแกรม CFD (Computational Fluid Dynamics) คือซอฟต์แวร์ที่ใช้จำลองการไหลของของไหล เช่น น้ำ อากาศ น้ำมัน หรือก๊าซ รวมถึงการคำนวณค่าต่าง ๆ อย่างแรงดัน ความเร็ว และอุณหภูมิ เพื่อช่วยให้นักออกแบบและวิศวกรสามารถคาดการณ์พฤติกรรมของของไหลได้อย่างแม่นยำก่อนการสร้างจริง
– โปรแกรม CFD เหมาะกับใคร?
- โปรแกรมนี้เหมาะกับวิศวกร นักออกแบบ สถาปนิก นักวิจัย และองค์กรที่ต้องการทดสอบและวิเคราะห์การทำงานของผลิตภัณฑ์หรือสิ่งก่อสร้างที่เกี่ยวข้องกับการไหลของของไหล เช่น รถยนต์ เครื่องบิน อาคาร เขื่อน หรือแม้แต่กระบวนการผลิตในโรงงาน
– แต่ละโปรแกรม scSTREAM, scFLOW, SC/Tetra และ PICLS ต่างกันอย่างไร?
- scSTREAM: เหมาะสำหรับงานด้านอิเล็กทรอนิกส์และสถาปัตยกรรม ใช้งานง่ายและประมวลผลเร็ว
- scFLOW: ซอฟต์แวร์ยุคใหม่ รองรับงานซับซ้อน เช่น ยานยนต์และอวกาศ มี Solver ที่เร็วและเสถียรกว่าเดิม
- SC/Tetra: ใช้โครงสร้างแบบไฮบริด ให้รายละเอียดสูงและเหมาะกับงานที่ต้องการความแม่นยำ
- PICLS: เน้นการจำลองความร้อนของแผงวงจรพิมพ์ (PCB) ในรูปแบบ 2D ใช้งานง่ายสำหรับผู้เริ่มต้น
– โปรแกรม CFD ช่วยลดต้นทุนและเวลาได้จริงหรือไม่?
- ได้จริง เพราะช่วยจำลองสถานการณ์ล่วงหน้าโดยไม่ต้องผลิตต้นแบบจริง ทำให้ลดทั้งค่าใช้จ่ายและเวลาทดสอบ รวมถึงช่วยให้ตัดสินใจด้านการออกแบบได้แม่นยำมากขึ้น
– โปรแกรม CFD ใช้กับอุตสาหกรรมใดบ้าง?
- ใช้ได้หลายอุตสาหกรรม ตัวอย่างเช่น
- การบินและอวกาศ → ลดแรงต้านอากาศและออกแบบระบบภายในห้องโดยสาร
- ยานยนต์ → เพิ่มประสิทธิภาพการประหยัดน้ำมันและความปลอดภัย
- พลังงาน → พัฒนาใบพัดกังหันลมและกังหันน้ำให้ทนทานและมีประสิทธิภาพมากขึ้น
– หากไม่เคยใช้โปรแกรม CFD มาก่อน ควรเริ่มจากโปรแกรมใด?
- สำหรับผู้เริ่มต้น แนะนำ PICLS ที่ใช้งานง่ายและไม่ต้องมีพื้นฐานด้าน CFD มาก่อน หรือ scSTREAM ที่มีอินเตอร์เฟสเป็นมิตรและรองรับงานได้หลากหลาย
สรุป
ซึ่งทั้ง 4 โปรแกรมจำลองพลศาสตร์ของไหล (CFD) ที่กล่าวไปข้างต้นจะช่วยให้ธุรกิจประหยัดเวลาและต้นทุนในการออกแบบและพัฒนาสินค้าให้มีความปลอดภัย และสามารถใช้งานได้อยากเต็มประสิทธิภาพ และอย่างที่ทราบกันดีว่าโปรแกรม CFD เป็นโปรแกรมเฉพาะทางสำหรับผู้ใช้งานเฉพาะกลุ่มเท่านั้น ไม่ใช่ว่าทุกคนจะได้ใช้งานโปรแกรมเหล่านี้เสมอไป การเลือกใช้บริการรับทำ SEO จากผู้เชี่ยวชาญการตลาดออนไลน์ที่มีประสบการณ์ในหลากหลายธุรกิจ จะช่วยให้เว็บไซต์ของคุณติดอันดับหน้าแรกการค้นหา และเข้าถึงกลุ่มลูกค้าที่ใช่ ที่กำลังมองหาสินค้าหรือบริการของคุณได้ง่ายยิ่งขึ้นอีกด้วย
