CAD - online trafika
Google překladač: English Deutsch

Exkluzivní partner sekce

Siemens
Bentley
SIEMENS - SolidEdge

GOPAS - CAD kurzy

Více kurzů

StreamTech.tv

streamtech tv-logo

Flow Simulation

Autor článku: Petr Lstiburek   

Tags: CAE | Kapaliny | Plyny | Proudění | Simulace

Solidvision-chladic250Proudění 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.

SolidVision-proudeni_okolo_zasobniku
Proudění okolo zásobníku

Nastavení parametrů

Víte, že...

Ernst Mach (1838–1916) se narodil v Chrlicích na Moravě a navštěvoval primu benediktinského gymnázia v Seitenstettenu u Vídně. Od svých tehdejších pedagogů dostal hodnocení „sehr talentlos" tj. „velmi netalentovaný" a radu, aby místo studií šel raději na řemeslo nebo zkusil obchodovat. V akademickém roce 1872–1873 se Ernst Mach stal děkanem filosofické fakulty a sedm let nato (1879–1880) rektorem tehdejší pražské Karlo-Ferdinandovy univerzity (nynější Univerzita Karlova).

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.

SolidVision-kulka
Kulka

Optimalizace návrhu

Víte, že...

Navierova-Stokesova rovnice popisuje proudění nestlačitelné newtonovské tekutiny. Rovnici nezávisle na sobě odvodili Francouz Claude Louis Marie Henri Navier a Ir George Gabriel Stokes v letech 1827 a 1845.

rovniceNavierova-Stokesova rovnice je analyticky řešitelná jen v několika málo případech jednoduchých toků. Ve složitějších případech je nutné řešit ji numericky.
Nadace Clayova matematického institutu zařadila vyřešení Navierovy-Stokesovy rovnice na seznam sedmi nejdůležitějších matematických problémů (takzvaných Problémů tisíciletí). Na každý z nich je vypsána odměna 1 000 000 dolarů.

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


Mohlo by vás zajímat:
 

Přidat komentář

Bezpečnostní kód
Obnovit