Realizacja projektu CFD

    Projekt symulacji CFD powinien poprzedzać wprowadzenie nowego produktu w życie. Wirtualny experyment, jakim jest symulacja, jest doskonałym sposobem na realizacje przyjętego pomysłu i pozwala oszacować efektywność założonego celu. Wizualizacja 3D pozwala lepiej zrozumieć specyfikę zjawisk fizycznych danego obiektu, co znacząco ułatwia realizację projektu. Dzieki temu można wskazać możliwości poprawy efektywności i dokonać optymalizacji konstruckji. Motoda symulacji komputerowych CFD jest dokładnym i sprawdzonym narzędziem inżynierskim, dzięki któremu najlepsze marki na świecie rozwijają swoje produkty. Wiedza, doświadczenie, adekwatne odwzorowanie warunków brzegowych oraz rzeczywistych danych metariałowych jest niezbędne do uzyskania dokładnych wyników. Każdy projekt symulacji CFD przebiega według poniższego schematu:

1. Definiowanie celu i zakresu symulacji

- jaki obiekt chcemy analizować ?, jakie zjawiska fizyczne występują ?
- jaki jest cel symulacji ?, jakie wartosci parametrów będą satysfakcjonujące ?
- jaki jest zakres poszukiwań ?, jakie są dopuszcalne wymiary modelu ?
- ile różnych warunków brzegowych przyjąć do analizy ?

2. Budowa modelu i siatki numerycznej

- budowa modelu 3D według rzeczywistych wymiarów badanego obiektu,
- tworzenie siatki numerycznej, polegające na podziale modelu na dyskretne elementy. Ilość elementów siatki determinuje dukładność wyników, ale również wymagany czas obliczeń.

3. Definiowanie warunków brzegowych

- warunki brzegowe to parametry jakie panują na brzegach modelu obliczeniowego. Stanowią one niezbędne dane wejsciowe symulacji. Przykładowe warunki brzegowe to prędkość, temperatura, strumień ciepła, stężenie składników roztworu, źródła objętościowe i inne.
- niezbędne dane wejściowe symulacji to również dane materiałowe medium płynnego (gęstosć, lepkość) oraz ciał stałych (np. przewodnosć cieplna).

4. Ustawienia solvera i obliczenia

- ze wględu na charakter symulowanych zjawisk analizę można przeprowadzić jako ustaloną lub zmienną w czasie. Od tego zależy jedno z podstawowych wyborów ustawień solvera. Każdy rodzaj analizowanych zjawisk fizycznytch wymaga specyficznych ustawień solvera i rozwiązania określonych równań.
- w trakcie trwania obliczeń bardzo ważne jest monitorowanie zbieżności rozwiazania oraz interesujących parametrów fizycznych obszaru obliczeniowego.

5. Wyniki i raport

- wyniki otrzymywane w każdym elemencie siatki numerycznej, pozwalają na trówymiarową wizualizację wyników. Dzięki temu można lepiej zrozumieć zjawiska fizyczne. Następnie można dokonać modyfikacji modelu geometrycznego lub warunków brzegowych, w celu dojścia do 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 dokumendu word lub pptx z specyfikacją symulacji, wynikami i wnioskami.

6. Przykładowe wyniki w formie animacji

Animacja 1 rozwoju 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. Rozkład temperatury (lewa strona) i rozkład widoczności (prawa strona) wraz z wektorami kierunku przepływu mieszaniny powietrza z dymem. Wyniki przedstawione są na powierzchni 1,8 m nad posadzką.

Animacja 2 ustalania się parametrów komfortu w kinie. Symulacja prowadzona jest od momentu zajęcia przez ludzi miejsc siedzących. Generowane przez ludzi ciepło i CO2 usuwane jest przez wentylację. Parametry powietrza ustalają się po 1h. 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.

an image
an image
an image
an image