Simulacije toka tekočin in toplote postajajo ključni del sodobnega razvoja izdelkov. Danes lahko inženirji izbirajo med različnimi orodji, kot sta SOLIDWORKS Flow Simulation – enostavno in hitro CFD orodje vgrajeno v SOLIDWORKS okolje – ter rešitev SIMULIA CFD znotraj platforme 3DEXPERIENCE. V tej objavi bomo primerjali oba pristopa: kdaj zadošča intuitivna in neposredno v CAD okolje integrirana simulacija v SOLIDWORKS ter kdaj je smiselna uporaba rešitve v okolju 3DEXPERIENCE. Obe rešitvi temeljita na isti tehnologiji, razlikujeta pa se predvsem v načinu dostopa, povezljivosti in delovnem okolju.
SOLIDWORKS Flow Simulation
SOLIDWORKS Flow Simulation, kot osnovni paket omogoča celovitno analizo stisljivih, nestisljivih, podzvočnih in nadzvočnih tokov. Paket ima možnost tudi analize toplotne prevodnosti v tekočinah, plinih in trdninah. Simulacije se izvajajo v 3D domeni, podpira pa tudi 2D za zmanjševanje zahtevane računske moči ter časov računanja; prav tako pa lahko prihrani računsko moč na osnovi simetričnosti sistemov. Program je sposoben izdelati avtomatske mreže tudi za zelo kompleksne geometrije (ostri robovi, ozke luknje), uporabniku pa omogoča tudi poenostavitev geometrije modela. Podpira računske operacije za:
- Pline in vodno paro
- Tekočine
- Ne-Newtonske tekočine
- Tokove v poroznih telesih
- Dvo-fazne tokove (aplikacija z delci ali vektorji)
V simulacijah lahko SOLIDWORKS Flow upošteva gravitacijo, sile vzgona, rotacijo teles, proste površine (plin-tekočina, tekočina-tekočina…). Prav tako omogoča analizo časovno odvisnih komponent izračuna, ki jih s pomočjo Fourierjeve transformacije zapiše kot frekvenčni diagram.
Vsebuje tudi funkcije računanja simulacij dinamike tekočin, kot so laminarne in turbuletne mejne plasti, ki temeljijo na y+ metodi, s čimer uporabniku omogoči polno validacijo rezultatov za uporabo specifičnega simulacijskega modela. Prav tako je možno izbrati turbuletno-laminaren model, ki skrajša računske čase ter avtomatsko upoštev stisljivost.
Paket vsebuje tudi popoln nadzor nad post-procesiranjem z nastavljivimi 3D ploti in animacijami tokovnic. Omogoča tudi »kaj če« analizo, kjer lahko uporabnik modificira simulacije brez ponovnega nastavljanja.
Dopolnilni HVAC (gretje, ventilacija, klimatizacija) modul nam omogoča naprednejšo analizo toplotno poltransparentnih materialov (steklo, plastika…) ter preračune ugodja za specifične prostore. S pomočjo skalarne simulacije, ki ne vpliva na tok medija, lahko preprosto prikaže kondenzacijo, izparevanje na površinah in mešanico različnih tekočin. Materiali so vključeni v paketu prav tako pa omogoča natančnejše rešitve sevalnih pogojev v teh medijih.
Electronic cooling modul doda še možnost naprednejše analize električnih komponent (cevi, spoji, uporniki, PCB-ji ter Peltierjevi hladilniki) kar uporabniku omogoča analizo elektronskega izdelka pred proizvodno.
SOLIDWORKS Flow Simulation je zmogljiv in uporabniku prijazen CFD paket, ki omogoča celovito analizo stisljivih in nestisljivih tekočin, tako podzvočnih kot nadzvočnih tokov. S polno integracijo v SOLIDWORKS 3D CAD omogoča enostavno simulacijo neposredno na vaših CAD modelih, brez potrebe po izvozu ali pretvorbi podatkov. Zakaj izbrati SOLIDWORKS Flow Simulation?
- Toplotni prenosi pod nadzorom: analizirajte toplotno prevodnost in konvekcijo v tekočinah, plinih in trdnih materialih, s čimer lahko optimizirate hlajenje, ogrevanje ali energetsko učinkovitost vaših izdelkov.
- Fleksibilnost dimenzij: izbirajte med 3D simulacijami za najbolj realistične rezultate ali 2D analizami, ki zmanjšajo čas in računske zahteve, idealno za hitre preglede.
- Optimizirana poraba virov: izkoristite simetričnost modelov in druge optimizacije, ki zmanjšajo obremenitev računalnika in pospešijo rezultate.
- Popolna integracija z vašim CAD okoljem: brezhibna povezava s SOLIDWORKS 3D CAD pomeni manj napak, hitrejši delovni proces in boljši nadzor nad celotnim razvojem izdelka.
SIMULIA Fluid Dynamics Engineer
3DEXPERIENCE-ova vloga Simulia Fluid Dynamics Engineer omogoča povezano reševanje simulacij dinamike tekočin s 3DEXPERIENCE platformo. Deluje na konceptu RANS metode. Simulia Fluid Dynamics Engineer nam vstavi računalniško dinamiko tekočin direktno v ekosistem 3DEXPERIENCE, ki rešitve povezuje z ostalimi programskimi orodij na voljo uporabniku. Računske operacije se izvajajo v oblaku, kjer je uporabniku brezplačno na voljo 16 procesorskih jeder.
Vloga 3DEXPERIENCE uporabniku omogoča, da učinkovito analizira primere, ki zahtevajo tokovno in termalno analizo. Vsebuje polno intergracijo z CAD in PLM (product lifecycle management). Vsebuje možnost simulacije tako časovno ustaljenih kot tranzientnih pojavov, s čimer uporabniku intuitivno pokaže obnašanje izdelka. Dodaten čas prihrani s parametričnimi študijami, ki omogočajo iterativno optimizacijo izdelka. Računanje simulacij je mogoče lokalno na napravah z do 16 jedri, prav tako pa je mogoča pridobitev dovoljenj za uporabo višjih računskih moči na oblaku.
SIMULIA Fluid Dynamics Engineer na 3DEXPERIENCE platformi torej omogoča hitro in natančno simulacijo tekočin ter toplotnih pojavov.Računske operacije potekajo v oblaku, kar zagotavlja dostop do zmogljivih virov in skrajša čas simulacij. Program omogoča analize tudi kompleksnih gibajočih se delov in rotorjev, hkrati pa je popolnoma integriran v 3DEXPERIENCE okolje, kar poenostavi delo in pospeši razvoj izdelkov.
Simulacije toka tekočin in toplote postajajo nepogrešljiv del sodobnega inženirskega razvoja. CFD omogoča vpogled v obnašanje izdelkov še pred izdelavo prototipov, kar pomeni hitrejše odločitve, boljše rešitve in manj stroškov. Ne glede na panogo – od avtomobilizma do elektronike – je računalniška dinamika tekočin ključno orodje za optimizacijo zmogljivosti, zanesljivosti in energetske učinkovitosti izdelkov.