Symulacja CFD

Niezależnie od tego, czy chodzi o gazy, czy ciecze, Simcenter oferuje kompleksowy zestaw obliczeniowych modeli dynamiki płynów dla przepływów jednofazowych. Od ściśliwego do nieściśliwego oraz od reżimów laminarnych do turbulentnych, Simcenter obsługuje analizę CFD w szerokim zakresie warunków przepływu i zastosowań. W przypadku przepływów turbulentnych inżynierowie mogą wybierać spośród najnowocześniejszych modeli turbulencji, w tym uśrednionych przez Reynoldsa Navier-Stokes (RANS), Detached Eddy Simulation (DES) i Large Eddy Simulation (LES), umożliwiających właściwą równowagę między dokładnością a kosztami obliczeniowymi.

Oprócz podejść CFD o skończonej objętości, Simcenter oferuje również możliwości metod panelowych wspierających szybką analizę aerodynamiczną i hydrodynamiczną. Metody panelowe wykorzystują formuły oparte na powierzchni, oparte na wirach, aby skutecznie rejestrować kluczowe elementy przepływu wokół złożonych geometrii bez konieczności tworzenia siatek objętościowych. Podejście to szczególnie dobrze nadaje się do wczesnego projektowania i oceny koncepcji, umożliwiając szybkie przewidywanie obciążeń, sił i charakterystyk wydajności oraz uzupełnienie kontraktów CFD o wysokiej wierności w przypadku walidacji późniejszych etapów.

Przepływy hipersoniczne i naddźwiękowe znajdują się w czołówce zarówno badań naukowych, jak i zastosowań kosmicznych nowej generacji. W tych reżimach dużych prędkości silne fale uderzeniowe, wysokie temperatury i skrajne gradienty ciśnienia dominują w zachowaniu przepływu. Ponieważ efekty dysocjacji gazu i jonizacji stają się znaczące, założenia dotyczące gazów idealnych mogą przestać być ważne, wymagając podejść do modelowania gazu rzeczywistego i termochemicznego w celu dokładnego uchwycenia fizyki przepływu i wydajności.

Symulacja CFD Simcenter zapewnia zaawansowane możliwości modelowania przepływów ściśliwych, naddźwiękowych i hipersonicznych, wspierając analizę oddziaływań wstrząsowych, ogrzewania aerodynamicznego i zjawisk przepływu o dużej liczbie Machów za pomocą odpowiednich modeli fizycznych i metod numerycznych. W celu szybkiej oceny zewnętrznej aerodynamiki naddźwiękowej i hipersonicznej na wczesnych etapach rozwoju Simcenter obejmuje również metodę panelową. Ta metoda oparta na powierzchni skutecznie rejestruje kluczowe cechy aerodynamiczne, takie jak rozkład ciśnienia, siły i momenty w złożonych konfiguracjach bez siatki objętościowej, uzupełniając symulacje CFD o wysokiej wierności zastosowane później do szczegółowej fizyki przepływu i walidacji.

Przeczytaj blog

Rzeczywiste problemy inżynieryjne obejmują wiele reżimów przepływu w warstwowych, rozproszonych, dyskretnych, foliach itp. Do tej pory nie ma pojedynczego modelu wielofazowego, który mógłby obejmować wszystkie reżimy; jednak Simcenter CFD zapewnia kompleksową gamę modeli do symulacji wielofazowych CFD, które mogą być używane razem w celu pokrycia wielu reżimów przepływu, w tym przejścia między nimi. Przewiduj i zrozum rzeczywiste zachowanie swoich produktów, symulując wieloreżimowe przepływy wielofazowe.

Przeczytaj blog

Dynamika cząstek odgrywa kluczową rolę w wielu zastosowaniach inżynieryjnych, w tym w złożach fluidalnych, separatorach cyklonowych, procesach powlekania, przenośnikach, palarniach i systemach transportu materiałów sypkich. Niezależnie od tego, czy chodzi o przepływy cząstek rozcieńczonych czy gęstych, symulacja CFD Simcenter pomaga zoptymalizować dystrybucję cząstek, zmniejszyć zużycie energii, zminimalizować zużycie i ścieranie oraz zmaksymalizować ogólną wydajność systemu. W zastosowaniach, w których interakcje cząstka-cząstka i mechanika kontaktów dominują w fizyce, Simcenter zapewnia zaawansowane możliwości metody dyskretnych elementów (DEM). Te podejścia do rozdzielczości cząstek umożliwiają realistyczne modelowanie kształtu cząstek, rozkładu wielkości, zachowania kontaktu i właściwości materiału, wspierając dokładne przewidywanie przepływu materiałów sypkich, segregacji, pękania, aglomeracji i zużycia. Jest to szczególnie ważne w przypadku układów gęstych ziarnistych, w których konwencjonalne modele cząstek oparte na CFD nie są wystarczające.

Łącząc DEM i CFD w ramach ujednoliconej symulacji, Simcenter umożliwia szczegółową symulację złożonych układów cząsteczka-płyn. Inżynierowie mogą elastycznie wybrać najbardziej odpowiednie podejście do modelowania, od opartych na CFD metod cząstek dla przepływów rozcieńczonych po pełne DEM dla systemów gęstych cząstek stałych, zapewniając dokładność i wydajność w szerokim zakresie zastosowań przemysłowych.

Przeczytaj więcej o przepływie cząstek i DEM

Simcenter dostarcza kompleksowy zestaw modeli reagujących przepływów i emisji, obejmujący szeroki zakres zastosowań. Umożliwia ścisłe sprzężenie między reakcyjnymi modelami przepływu z przenikaniem ciepła, promieniowaniem, reakcjami wielofazowymi i chemią powierzchni. Nasze modele przepływu reagującego pomagają zrozumieć i zoptymalizować kształt i lokalizację płomienia, minimalizować temperaturę komponentów stałych, zmniejszyć emisję i zmaksymalizować wydajność. Możesz przewidzieć i zrozumieć dynamikę płomienia, przenoszenie ciepła, zużycie cieplne, emisje, wydajność, konwersję, selektywność i niepożądane warunki, aby dokładnie uchwycić rzeczywistą fizykę swoich projektów.

Przeczytaj blog

Hydrodynamika gładkich cząstek (SPH) to szybka metoda obliczeniowej dynamiki płynów bez siatki. Ponieważ nie jest wymagane żadne siatki, umożliwia inżynierom łatwe radzenie sobie ze złożonymi geometriami i ruchami za pomocą szybkiej i solidnej metody. Za pomocą SPH można rozwiązać złożony, wysoce dynamiczny interfejs płyn/płyn bez dodatkowego wysiłku. Jako taka metoda SPH jest częścią nowej generacji metod numerycznych, opracowanych w celu przezwyciężenia ograniczeń związanych z siatkami za pomocą tradycyjnych podejść, a jednocześnie nadal opiera się na równaniach Naviera-Stokesa.

Przeczytaj blog

Dzisiejsze innowacyjne produkty, od urządzeń elektronicznych po rozwiązania mobilności, wymagają innowacyjnych rozwiązań chłodzenia i zarządzania ciepłem. Pakiet CFD Simcenter umożliwia inżynierom dokładną i wydajną symulację wymiany ciepła w medium lub między mediami. Dzięki przewodzeniu, konwekcji, promieniowaniu, sprzężonym przenoszeniu ciepła i wrzeniu Simcenter CFD symulacja oferuje pełny zestaw fizyki wymiany ciepła do dokładnego przewidywania rozkładów temperatury w płynach i ciałach stałych. Portfolio Simcenter obejmuje wiodącą analizę CFD ze specyficznymi możliwościami symulacji chłodzenia elektroniki dla poziomu pakietów chipów, płytki drukowanej (PCB), szafy i obudowy do dużych centrów danych.

Obejrzyj webinar

Hałas wywołany przepływem jest istotnym elementem sygnatury akustycznej pojazdów, budynków, wentylatorów i urządzeń przemysłowych. Simcenter oferuje kompleksowy zestaw metod modelowania do przewidywania źródeł szumu aeroakustycznego, obejmujący metody stanu ustalonego, przejściową metodę Boltzmanna (LBM), bezpośrednie symulacje o wysokiej wierności oparte na DES i LES, modele propagacji dźwięku i zaawansowane rozwiązania równania perturbacji akustycznych (APE).

Simcenter obsługuje hybrydowe przepływy pracy aeroakustyczne, w których symulacje CFD najpierw rejestrują turbulentne struktury przepływu, które działają jako źródła hałasu. Źródła te można następnie przenieść do dedykowanych symulacji akustycznych, w tym podejść opartych na elementach skończonych, w celu przewidywania propagacji dźwięku przy jednoczesnym uwzględnieniu odbić, absorpcji i wpływu na środowisko. Typowe zastosowania obejmują hałas HVAC, szum lusterek bocznych i inne zjawiska dźwiękowe wywołane przepływem.

Ponadto Simcenter rozszerza swoje możliwości aeroakustyczne o szybkie podejścia symulacyjne oparte na LBM i akceleracji GPU. Ta metoda jest atrakcyjną alternatywą dla dokładnego przewidywania zewnętrznego szumu aeroakustycznego poprzez bezpośrednie uchwycenie niestabilnego zachowania przepływu przy wysokiej rozdzielczości czasowej.

Przeczytaj blog

Prawie wszystkie rzeczywiste problemy inżynieryjne zależą ostatecznie od interakcji między płynami a strukturami stałymi. Symulacja CFD Simcenter oferuje zarówno obliczeniową dynamikę płynów opartą na objętości skończonej (FV), jak i obliczeniową mechanikę brył (CSM) opartą na elementach skończonych (FE). Umożliwia to inżynierom symulację interakcji FSI ze strukturą płynną w łatwym w użyciu pojedynczym zintegrowanym interfejsie użytkownika. Korzystając z tego podejścia, można rozwiązywać problemy statyczne, quasistatyczne i dynamiczne, w tym problemy z geometrią nieliniową i wieloma częściami za pomocą połączonych i małych styków przesuwnych.

Przeczytaj blog

Rozszerzając interakcję mechaniczną ciecz i struktura, symulacja CFD Simcenter oferuje wydajne przepływy pracy do analiz naprężeń termicznych. Inżynierowie cieplni mogą rozwiązywać problemy z przenoszeniem ciepła między płynem a strukturą i na tej podstawie oceniać naprężenia termiczne w obszarach stałych.

Dzięki reologii obliczeniowej w analizie CFD Simcenter inżynierowie mogą symulować płyny zdominowane przez dyfuzję i zachowanie lepkie lub lepkosprężyste. Obliczeniowa dynamika płynów płynów nienewtonowskich jest przydatna dla inżynierów z branży produktów konsumenckich, przetwarzania odpadów oraz przemysłu spożywczego i napojów, którzy pracują z mieszalnikami, pojemnikami przepływowymi, zawiesinami, wytłaczaniem i przetwarzaniem materiałów. Dokładna symulacja reologii jest kluczem do zmniejszenia zużycia energii, emisji i zużycia surowców przy jednoczesnym zwiększeniu niezawodności produktu, doświadczenia użytkownika i kosztów odpowiedzialności.

Przeczytaj blog

Pakiet CFD Simcenter zawiera szeroką gamę modeli elektromagnetycznych do obsługi szeregu symulacji elektromagnetycznych, od zaworów magnetycznych, elektromagnetycznych, siłowników i transformatorów po maszyny elektryczne. Jako multifizyczny pakiet CFD oferuje zintegrowane możliwości elektromagnetyczne, które umożliwiają ścisłe połączenie z przepływem chłodziwa, przenoszeniem ciepła i elektromagnetyką w jednej symulacji. Umożliwia także inżynierom symulację zastosowań magnetohydrodynamiki (MHD), w tym symulacji łuku plazmowego, wyłączników gazowych i spawania.

Przeczytaj blog

W celu realizacji holistycznego cyfrowego bliźniaka, symulacja CFD Simcenter jest wbudowana w szersze portfolio Simcenter. Pozwala to inżynierom pozostać zintegrowanym podczas prowadzenia rozszerzonych projektów multidyscyplinarnych, gdy analiza musi wykraczać poza multifizyczne CFD. Simcenter umożliwia łączenie z innymi narzędziami symulacyjnymi za pomocą dedykowanych interfejsów i popularnych formatów danych. Pozwala to inżynierom na tworzenie holistycznych multidyscyplinarnych symulacji przy użyciu skal czasowych od mikrosekund do tysięcy sekund i fizyki, od wyrafinowanej mechaniki brył po szybkie symulacje systemu, wykorzystując najlepiej dopasowaną technologię symulacji dla każdej dyscypliny.

Przeczytaj blog

W miarę jak systemy inżynieryjne stają się coraz bardziej złożone, a cykle projektowania skracają się, inżynierowie potrzebują szybszych sposobów eksploracji dużych przestrzeni projektowych przy jednoczesnym zachowaniu pewności co do przewidywań wydajności. Geometric Deep Learning (GDL) oparte na sztucznej inteligencji umożliwia szybkie przewidywanie bezpośrednio z geometrii i danych symulacyjnych, przyspieszając wczesne podejmowanie decyzji i odblokowując szerszą eksplorację projektu.

Simcenter integruje Geometric Deep Learning ze swoim przepływem pracy CFD, tworząc modele zastępcze o wysokiej wierności, które uzupełniają tradycyjną symulację. Ucząc się bezpośrednio z wyników symulacji, niezależnie od tego, czy są nowo wygenerowane, czy ponownie wykorzystane z istniejących zbiorów danych, modele GDL zapewniają szybkie przewidywania wydajności w ciągu kilku minut zamiast godzin. Takie podejście pozwala inżynierom skupić intensywnie obliczeniowo symulacje na najbardziej obiecujących koncepcjach przy jednoczesnym wykorzystaniu sztucznej inteligencji do skutecznego wyświetlania, porównywania i udoskonalania alternatyw projektowych. Rezultatem jest szybsza iteracja, lepsze wykorzystanie inwestycji w symulację historyczną oraz skalowalny wgląd oparty na sztucznej inteligencji płynnie połączony z przepływem pracy symulacji opartych na fizyce.

Czytaj dalej wpis Simcenter PhysicsAI