Flow Simulation

Tags: CAE | Kapaliny | Plyny | Proudění | Simulace

Proudění kapalin a sdílení tepla jsou náročnou oblastí fyziky. Z pohledu praktického řešení představují mnohdy obtížně řešitelný úkol, se kterým se většina konstruktérů čas od času potýká. SolidWorks Flow Simulation dovoluje řešit tyto úlohy a dává konstruktérovi informace pro lepší pochopení dějů uvnitř jeho návrhu, aby mohl snadněji dosáhnout svého cíle.

S doplňkovým modulem SolidWorks Flow Simulation se konstruktérům dostává do rukou nástroj, kterým mohou snadno provádět simulace proudění kapalin a plynů přímo na jejich modelech v prostředí SolidWorks. Velkou výhodou, které si uživatelé cení, je možnost zadat nastavení úlohy přímo v prostředí CAD SolidWorks a vyloučit tak nutnost importu a exportu geometrie do jiné aplikace. Celkově je nástroj navržen především pro konstruktéry, kteří nemají rozsáhlé znalosti teorie proudění kapalin a sdílení tepla ani vzdělání v oblasti výpočtů metodou konečných prvků a numerických výpočtů, ale kteří potřebují snadno, rychle a přesně řešit své konkrétní úlohy. Nástroj plně využijí i výpočtáři, kteří mohou snadno využívat data od konstruktérů, upravit je pro potřeby výpočtů a předat své výsledky pro další zpracování.

Známé prostředí

Konstruktér se tak může věnovat řešení své úlohy v prostředí, které důvěrně zná. Snadno určí okrajové podmínky, definuje materiály, zdroje tepla, ventilátory a další parametry, kterými popíše úlohu tak, aby co nejlépe odpovídala skutečnému výrobku. Program uživateli automaticky navrhne síť tak, aby popsal všechny části modelu v potřebné kvalitě. Zároveň ponechává široký prostor pro ty, kdo potřebují upravit síť v určitých oblastech, aby podle svých potřeb a vyšších nároků na přesnost zvýšili hustotu buněk sítě.

Proudění okolo zásobníku

Nastavení parametrů

Uživatel si snadno určí parametry, které chce sledovat ve své úloze stejně, jako by umisťoval měřicí přístroje do skutečného výrobku. S jedním zásadním rozdílem: jeho výrobek je zcela virtuální a podobně i měřicí přístroje, které svou přítomností neovlivňují úlohu a mohou sledovat parametry klasickými metodami prakticky neměřitelné. Důležité je, že v průběhu samotného výpočtu, který postupnými iteracemi hledá celkové řešení, může uživatel sledovat nejen hodnoty cílů, které si sám zadal, ale také náhled na řez zobrazující proudění kapalin a plynů v modelu, rozdělení tepla, kvalitu použité sítě. Díky těmto informacím je snadné zvolit další postup. Zda výpočet zastavit a upravit návrh modelu, nebo nechat výpočet běžet dál, aby úlohu vyřešil. Díky tomu lze ušetřit mnoho času nejen v samotné fázi návrhu, ale i při samotném výpočtu, kdy se lze vyhnout slepým vývojovým větvím a poučit se z předchozích chyb.

Použitelnost

Oblast použití simulace proudění je velice široká a není omezena velikostí úlohy ani typem sledovaných kapalin. Lze analyzovat úlohy o velikosti mnoha stovek metrů či naopak zlomků milimetrů. Může se jednat o tekutiny jako voda, líh či benzín (a jejich směsi) nebo o plyny jako vzduch, vodík, kyslík, vodní pára a opět jejich směsi. Také je možné simulovat chování kapalin tzv. nenewtonovských, u kterých neplatí Newtonův zákon viskozity. Typicky se jedná o olej, krev, ale i ovocné džusy či zubní pastu.

Kulka

Optimalizace návrhu

Díky kombinaci parametrického modelování v SolidWorks a výpočtu přímo v prostředí programu SolidWorks může uživatel snadno provést optimalizaci svého návrhu. Nastaví výpočet, určí požadovaný cíl, kterého chce dosáhnout, a vybere kótu na modelu, kterou může systém měnit. Poté již postačí výpočet spustit a systém začne hledat řešení, které splní všechny zadané podmínky. Technik tak nemusí pracně a pomalu hledat řešení své úlohy, ani zbytečně předimenzovávat své zařízení poté, co ověřil, že zařízení „vydrží". To vše je velmi nákladné a roste nejen čas potřebný na vývoj, ale především finální cena a mnohdy se také snižuje konkurenceschopnost výrobku.

Kombinace s modulem SolidWorks Simulation

Samotným výpočtem proudění či sdílení tepla návrh a ověření spolehlivosti výrobku obvykle nekončí. Proudění okolo součásti vytváří síly, které na díl působí, a stejně tak i změna teploty dílu vyvolává změnu jeho velikosti a tím i napětí uvnitř součásti. Všechna tato zatížení lze použít jako vstup pro pevnostní výpočet a ověřit tak, zda návrh zařízení bude skutečně spolehlivý a při provozu nedojde k neočekávanému chování či dokonce destrukci výrobku. Pro uživatele SolidWorks je tedy nasnadě zkombinovat výsledky s modulem SolidWorks Simulation – ten slouží pro pevnostní výpočty a umožňuje tak na jediném modelu, v jediné aplikaci, kompletní ověření návrhu, který lze podle potřeby snadno upravit.

www.solidvision.cz