Realizacja projektu CFD – analizy przepływów, modelowanie, symulacje numeryczne

Projekt symulacji CFD powinien poprzedzać wprowadzenie nowego produktu w życie. Wirtualny eksperyment tego typu jest doskonałym wstępem do realizacji przyjętego pomysłu i umożliwia oszacowanie efektywności założonego celu. Wizualizacja 3D pozwala lepiej zrozumieć specyfikę zjawisk fizycznych danego obiektu, co znacząco ułatwia wdrożenie projektu. Dzięki temu można wskazać możliwości poprawy efektywności i dokonać optymalizacji konstrukcji. Metoda komputerowych symulacji CFD jest dokładnym, sprawdzonym narzędziem inżynierskim, dzięki któremu najlepsze marki na świecie rozwijają swoje produkty. Wiedza, doświadczenie, adekwatne odwzorowanie warunków brzegowych oraz rzeczywistych danych materiałowych są niezbędne do uzyskania dokładnych wyników. Każdy projekt numerycznych symulacji CFD przebiega według poniższego schematu:

1. Definiowanie celu i zakresu symulacji:

Definiowanie celu i zakresu symulacji
  • jaki obiekt chcemy analizować,
  • jakie zjawiska fizyczne występują,
  • jaki jest cel symulacji,
  • jakie wartości parametrów będą satysfakcjonujące,
  • jaki jest zakres poszukiwań,
  • jakie są dopuszczalne wymiary modelu,
  • ile różnych warunków brzegowych przyjąć do analizy.

2. Budowa modelu i siatki numerycznej:

Budowa modelu i siatki numerycznej
  • budowa modelu 3D według rzeczywistych wymiarów badanego obiektu,
  • tworzenie siatki numerycznej polegające na podziale modelu na elementy. Ilość elementów siatki determinuje dokładność wyników, ale również wymagany czas obliczeń.

3. Definiowanie warunków brzegowych:

Definiowanie warunków brzegowych
  • warunki brzegowe to parametry określające brzegi modelu obliczeniowego. Stanowią one niezbędne dane wejściowe symulacji numerycznych CFD. Przykładowe warunki brzegowe to prędkość, temperatura, strumień ciepła, stężenie składników roztworu, źródła objętościowe itp.,
  • niezbędne dane wejściowe symulacji to również dane materiałowe medium płynnego (gęstość, lepkość) oraz ciał stałych (np. przewodność cieplna).

4. Ustawienia Solvera i obliczenia:

Ustawienia Solvera i obliczenia
  • ze względu na charakter symulowanych zjawisk analizę można przeprowadzić jako ustaloną lub zmienną w czasie. Od tego zależy jeden z podstawowych wyborów ustawień Solvera. Każdy rodzaj analizowanych zjawisk fizycznych wymaga specyficznych ustawień Solvera i rozwiązania określonych równań,
  • w trakcie trwania obliczeń bardzo ważne jest monitorowanie zbieżności rozwiązania oraz interesujących parametrów fizycznych obszaru obliczeniowego.

5. Wyniki i raport:

Wyniki i raport
  • wyniki otrzymywane w każdym elemencie siatki numerycznej pozwalają na trójwymiarową wizualizację pomiarów. Dzięki temu można lepiej zrozumieć zjawiska fizyczne. Następnie dokonuje się modyfikacji modelu geometrycznego lub warunków brzegowych w celu zaimplementowania jeszcze lepszego rozwiązania,
  • wyniki mogą być przedstawione w dowolnym miejscu analizowanego obiektu w formie zdjęć lub animacji. Każda analiza powinna kończyć się raportem w postaci dokumentu .docx lub .pptx ze specyfikacją symulacji CFD, wynikami i wnioskami.

6. Przykładowe wyniki w formie animacji:

Animacja 1 – rozwój pożaru w garażu podziemnym z kanałową instalacją oddymiania. Garaż ze względu na duży obszar został podzielony na dwie niezależne strefy dymowe. Uruchamiana jest wentylacja w strefie, w której pojawia się pożar. Animacja przedstawia rozkład temperatury (lewa strona) i widoczności (prawa strona), a także wektory kierunku przepływu mieszaniny powietrza z dymem. Wyniki przedstawione są na powierzchni 1,8 m nad posadzką.

Animacja 2 – ustalanie parametrów komfortu w kinie. Symulacja prowadzona jest od momentu zajęcia przez klientów miejsc siedzących. Generowane przez ludzi ciepło i CO2 usuwane są przez wentylację. Parametry powietrza ustalają się po 1 h. Animacja przedstawia rozkład temperatury (lewa strona) i rozkład stężenia CO2 (prawa strona) wraz z wektorami kierunku przepływu powietrza. Wyniki przedstawione są na powierzchni przechodzącej przez środek sali.

symulacja rozwoju pozaru w garazu
symulacja rozwoju pozaru w garazu
symulacja ustalania parametrów komfortu w kinie
symulacja ustalania parametrów komfortu w kinie

Profesjonalne analizy przepływów CFD

Symulacje numeryczne CFD wykorzystuje się także do analizy przepływów w urządzeniach wirnikowych, sprężarkach oraz pompach, a także w przepływach wewnętrznych i zewnętrznych, wielofazowych, turbulentnych oraz tych wiążących się z transportem płynów lub wymianą ciepła. Ta nowoczesna usługa pozwala zawczasu zoptymalizować produkt i uniknąć konieczności przeprowadzania kosztownych testów. Oferowane przez nas analizy przepływów CFD służą m.in. do sprawdzenia efektywności urządzeń przepływowych, optymalizacji kształtu elementów transportujących medium, do wyznaczania oraz niwelowania obciążeń powstałych wskutek przepływu, a nawet do obniżenia poziomu hałasu. Postaw na nasze zaawansowane analizy przepływów CFD – ogranicz ilość wytwarzanych prototypów produktu i skróć czas trwania konsultacji założeniowych!

Modelowanie CFD

Modelowanie CFD (Computational Fluid Dynamic) pozwala zwizualizować aerację cieczy, flotację, a także takie zjawiska jak rozprzestrzenianie się ciepła. Oznacza to, że tworzy się obraz nie tylko płynów, ale i zjawisk przepływowych o gęstości stałej lub gazowej. Profesjonalnie wykonane modelowanie CFD umożliwia dokładne, wielowymiarowe zwizualizowanie tychże procesów, a co za tym idzie – wyklucza konieczność wykonywania doświadczeń eksploatacyjnych. Stworzone przez nas modele pozwalają m.in. określić drogę przepływu fazy gazowej w cieczy bądź ustalić koncentrację powierzchni międzyfazowej. Oferowane usługi modelowania CFD przeprowadzamy rzetelnie i w pełni profesjonalnie.