Ανάλυση ροής και θερμικών φαινομένων (CFD): τι κάνουν πραγματικά ο αέρας και τα ρευστά.
Υπολογιστική ρευστοδυναμική για προβλήματα ροής και μετάδοσης θερμότητας που είναι δύσκολο να κατανοηθούν μόνο με τη διαίσθηση ή με απλοποιημένους υπολογισμούς.
Τι καλείται συνήθως να απαντήσει μια μελέτη CFD.
- Ποια παροχή και ποιο μανομετρικό απαιτεί το σύστημα;
- Πού βρίσκονται οι κύριες απώλειες πίεσης;
- Πώς κατανέμεται το ρευστό μέσα στο σύστημα;
- Υπάρχουν περιοχές ανακυκλοφορίας ή δυσμενούς ροής;
- Πώς επηρεάζει μια αλλαγή γεωμετρίας τη ροή;
- Πώς μπορεί να βελτιωθεί η ψύξη ή ο αερισμός;
- Πώς κινείται ο αέρας μέσα σε έναν χώρο;
- Ποια αεροδυναμικά φορτία μπορεί να δέχεται μια κατασκευή;
- Πώς επηρεάζουν οι συνθήκες λειτουργίας την απόδοση;
Ανάλογα με την εφαρμογή, η CFD μπορεί να καλύψει:
- Πεδία ταχύτητας και πίεσης
- Κατανομή ροής
- Απώλειες πίεσης
- Ανακυκλοφορία
- Μετάδοση θερμότητας
- Κατανομή θερμοκρασίας
- Φυσική και εξαναγκασμένη συναγωγή
- Μοτίβα αερισμού
- Αεροδυναμικές δυνάμεις
- Την επίδραση γεωμετρίας και συνθηκών λειτουργίας
Η CFD είναι ιδιαίτερα χρήσιμη όταν η ροή δεν περιγράφεται επαρκώς από μία μέση ταχύτητα, πίεση ή παροχή.
Επαγγελματική ανάλυση ροής, χωρίς το κόστος εταιρικών αδειών.
Τα εμπορικά πακέτα CFD κοστίζουν συχνά χιλιάδες ευρώ τον χρόνο ανά άδεια, και αυτό το κόστος καταλήγει στην τιμή κάθε μελέτης. Εμείς δουλεύουμε με ώριμα εργαλεία ανοιχτού κώδικα, ώστε μια ΜμΕ να πληρώνει τεχνικό χρόνο και όχι άδειες λογισμικού.
Ο επιλυτής, το OpenFOAM, είναι από τους πιο διαδεδομένους κώδικες CFD στη βιομηχανία και την έρευνα. Καλύπτει τα προβλήματα ροής και θερμικών φαινομένων που αφορούν τα περισσότερα βιομηχανικά ερωτήματα:
- Μόνιμη και μεταβατική ροή
- Τυρβώδης ροή
- Απώλειες πίεσης και κατανομή ροής
- Μετάδοση θερμότητας
- Φυσική και εξαναγκασμένη συναγωγή
- Αερισμός και ροή αέρα σε χώρους
- Αεροδυναμικές δυνάμεις σε κατασκευές
Ειλικρίνεια για τα όρια
Όπου ένα ερώτημα χρειάζεται πραγματικά δυνατότητα που υπάρχει μόνο σε εμπορικό πακέτο, το λέμε πριν ξεκινήσει η εργασία.
Η ροή εργασίας
-
Γεωμετρία: FreeCAD
Ο χώρος της ροής δημιουργείται από το μοντέλο CAD, αφαιρώντας λεπτομέρειες που δεν επηρεάζουν τη ροή.
-
Πλέγμα: Netgen
Δημιουργείται πλέγμα με πύκνωση κοντά σε τοιχώματα, ανοίγματα και όπου η ροή μεταβάλλεται απότομα.
-
Επίλυση: OpenFOAM
Ορίζονται φυσικά μοντέλα και συνοριακές συνθήκες, καταγράφεται κάθε παραδοχή και ελέγχονται η σύγκλιση και η ευαισθησία.
-
Μετα-επεξεργασία: ParaView
Ταχύτητες, πιέσεις και θερμοκρασίες εξάγονται και παρουσιάζονται με γραμμές ροής, τομές και μεγέθη για την απόφαση.
This offering is not approved or endorsed by OpenCFD Limited, producer and distributor of the OpenFOAM software via www.openfoam.com, and owner of the OPENFOAM® and OpenCFD® trade marks. Τα υπόλοιπα ονόματα προϊόντων είναι εμπορικά σήματα των αντίστοιχων κατόχων τους.
Ξεκινάμε από το σύστημα, όχι από το μοντέλο.
-
Κατανόηση του συστήματος
Προδιαγραφές, συνθήκες λειτουργίας, μετρήσεις και ιστορικό. Πολλά προβλήματα ροής λύνονται σε αυτό το στάδιο με υπολογισμούς.
-
Ορισμός σεναρίων
Ποια σημεία λειτουργίας ή περιβαλλοντικές συνθήκες έχουν σημασία για την απόφαση και ποιες μπορούν να παραλειφθούν.
-
Κατασκευή και έλεγχος του μοντέλου
Απλοποίηση γεωμετρίας, πλέγμα, φυσικά μοντέλα και συνοριακές συνθήκες, με ελέγχους σύγκλισης και ευαισθησίας.
-
Σύγκριση εναλλακτικών
Αλλαγές γεωμετρίας ή διάταξης αξιολογούνται παράλληλα, ώστε η επίδραση κάθε αλλαγής να είναι σαφής.
-
Αναφορά και προτάσεις
Τι πρέπει να αλλάξει, ποια είναι τα όρια του αποτελέσματος και ποιες μετρήσεις θα το επιβεβαίωναν.
Τι παραλαμβάνετε
- Συνοπτική αναφορά: ερώτημα, σενάρια, παραδοχές, αποτελέσματα, όρια
- Απεικονίσεις ροής και θερμοκρασίας που εξηγούν τη συμπεριφορά
- Παράλληλη σύγκριση εναλλακτικών λύσεων
- Συγκεκριμένες προτάσεις για γεωμετρία, διάταξη ή εξοπλισμό
Καθορισμένα σενάρια, δηλωμένα όρια
Η CFD απαντά στα σενάρια που της δίνονται. Οι πραγματικές συνθήκες μεταβάλλονται, γι' αυτό τα αποτελέσματα παρουσιάζονται μαζί με τις παραδοχές τους και προτείνονται μετρήσεις όπου η απόφαση εξαρτάται από αυτές.
Αποτελέσματα χρήσιμα, διαφανή και με σαφή όρια.
Κάθε μοντέλο απαιτεί αποφάσεις για:
- Τι πρέπει να συμπεριληφθεί και τι μπορεί να απλοποιηθεί
- Ποιες φορτίσεις και συνθήκες λειτουργίας είναι ρεαλιστικές
- Ποιες ιδιότητες υλικού είναι σχετικές
- Ποιες συνοριακές συνθήκες αντιπροσωπεύουν την πραγματική εφαρμογή
- Ποια φυσικά φαινόμενα έχουν σημασία
- Πώς πρέπει να ερμηνευτούν τα αποτελέσματα
Αυτές οι αποφάσεις συχνά μετρούν περισσότερο από την ικανότητα να παραχθεί ένα εντυπωσιακό μοντέλο, και εκεί μετράνε τα 35 χρόνια βιομηχανικής εμπειρίας.
Ανάλογα με το έργο, η δουλειά μας περιλαμβάνει:
- Σαφή ορισμό του τεχνικού ερωτήματος
- Καταγραφή παραδοχών και δεδομένων εισόδου
- Έλεγχο ποιότητας πλέγματος και αριθμητικής συμπεριφοράς
- Διερεύνηση ευαισθησίας στις σημαντικές παραδοχές
- Σύγκριση με αναλυτικούς υπολογισμούς ή γνωστή συμπεριφορά
- Δήλωση περιορισμών και αβεβαιοτήτων
- Διάκριση της τεχνικής αξιολόγησης από την επίσημη πιστοποίηση
- Σύσταση φυσικών δοκιμών ή μετρήσεων όταν χρειάζεται
Ένα αποτέλεσμα προσομοίωσης δεν πρέπει ποτέ να παρουσιάζεται πιο βέβαιο από όσο δικαιολογούν το μοντέλο και τα δεδομένα εισόδου.
Πού εντάσσεται η CFD σε μια ευρύτερη διερεύνηση
Συζητήστε το τεχνικό σας θέμα.
Πείτε μας τι αναπτύσσετε, τι αλλάζετε ή τι προσπαθείτε να διορθώσετε. Εξετάζουμε πρώτα το τεχνικό ερώτημα και μετά σας λέμε καθαρά τι αξίζει να γίνει: ένας υπολογισμός, ένας έλεγχος σχεδιασμού, μια δοκιμή, μια προσομοίωση ή συνδυασμός τους.