CFD simulácia

Či už ide o plyny alebo kvapaliny, Simcenter ponúka komplexnú sadu modelov výpočtovej dynamiky tekutín pre jednofázové toky. Od stlačiteľných po nestlačiteľné a od laminárnych až po turbulentné režimy Simcenter podporuje analýzu CFD v širokej škále prietokových podmienok a aplikácií. Pre turbulentné toky si inžinieri môžu vybrať z najmodernejšieho portfólia turbulenčných modelov vrátane Reynoldsovej priemernej navier—Stokesovej (RANS), separovanej simulácie vírov (DES) a Large Eddy Simulation (LES), ktoré umožňujú správnu rovnováhu medzi presnosťou a výpočtovými nákladmi.

Okrem prístupov CFD s konečným objemom obsahuje Simcenter aj možnosti panelových metód na podporu rýchlej aerodynamickej a hydrodynamickej analýzy. Panelové metódy používajú formulácie založené na povrchu a vírivo riadené formulácie na efektívne zachytenie kľúčových prvkov toku okolo zložitých geometrií bez potreby objemového sieťovania. Tento prístup je vhodný najmä pre včasné hodnotenie návrhu a koncepcie, umožňuje rýchlu predikciu zaťaženia, síl a výkonnostných charakteristík a dopĺňa vysoko verné CFD pre validáciu v neskorších fázach.

Hypersonické a nadzvukové toky sú v popredí výskumu aj leteckých aplikácií novej generácie. V týchto vysokorýchlostných režimoch dominujú v správaní toku silné rázové vlny, vysoké teploty a extrémne tlakové gradienty. Keďže disociačné a ionizačné účinky plynu sa stávajú významnými, predpoklady ideálneho plynu už nemusia byť platné, čo si vyžaduje prístupy modelovania reálneho plynu a termochemického modelovania na presné zachytenie fyziky a výkonu toku.

Simcenter CFD simulácia poskytuje pokročilé možnosti modelovania stlačiteľných, nadzvukových a hypersonických tokov a podporuje analýzu nárazových interakcií, aerodynamického zahrievania a javov prietoku s vysokým počtom Machu pomocou vhodných fyzikálnych modelov a numerických metód. Na rýchle hodnotenie vonkajšej nadzvukovej a hypersonickej aerodynamiky v počiatočných vývojových štádiách obsahuje Simcenter aj panelovú metódu. Táto metóda založená na povrchu efektívne zachytáva kľúčové aerodynamické charakteristiky, ako je rozloženie tlaku, sily a momenty v zložitých konfiguráciách bez objemového sieťovania, čím dopĺňa vysoko verné simulácie CFD použité neskôr na podrobnú fyziku toku a validáciu.

Prečítajte si blog

Reálne inžinierske problémy pokrývajú viacero prietokových režimov naprieč stratifikovanými, dispergovanými, diskrétnymi, fóliami atď. Doteraz neexistuje jediný viacfázový model, ktorý by mohol pokryť všetky režimy; Simcenter CFD však poskytuje komplexnú škálu modelov pre viacfázové CFD simulácie, ktoré môžu byť použité spoločne na pokrytie mnohých prietokových režimov vrátane prechodov medzi nimi. Predpovedajte a pochopte správanie vašich produktov v reálnom svete simuláciou viacrežimových viacfázových tokov.

Prečítajte si blog

Dynamika častíc hrá rozhodujúcu úlohu v mnohých inžinierskych aplikáciách vrátane fluidných lôžok, cyklónových separátorov, procesov povlakovania, dopravníkov, pražiek a systémov manipulácie s sypkým materiálom. Či už ide o zriedené alebo husté toky častíc, Simcenter CFD simulácia pomáha optimalizovať distribúciu častíc, znížiť spotrebu energie, minimalizovať opotrebenie a oderu a maximalizovať celkový výkon systému. Pre aplikácie, kde vo fyzike dominujú interakcie častíc a častíc a kontaktová mechanika, Simcenter poskytuje pokročilé možnosti metódy diskrétnych prvkov (DEM). Tieto prístupy s rozlíšením častíc umožňujú realistické modelovanie tvaru častíc, rozloženia veľkosti, kontaktného správania a vlastností materiálu a podporujú presnú predikciu toku sypkého materiálu, segregácie, rozbitia, aglomerácie a opotrebovania. Toto je obzvlášť dôležité pre husté zrnité systémy, kde konvenčné modely častíc založené na CFD nepostačujú.

Kombináciou DEM a CFD v rámci jednotného simulačného rámca umožňuje Simcenter podrobnú simuláciu komplexných systémov častíc a tekutín. Inžinieri si môžu flexibilne zvoliť najvhodnejší prístup k modelovaniu, od metód častíc založených na CFD pre zriedené toky až po plný DEM pre systémy s hustými časticami, čím sa zabezpečí presnosť a účinnosť v širokej škále priemyselných aplikácií.

Prečítajte si viac o tokoch častíc a DEM

Simcenter poskytuje komplexnú sadu modelov reakčných prietokov a emisií pokrývajúcich širokú škálu aplikácií. Umožňuje tesné spojenie medzi reakčnými modelmi prietoku a prenosom tepla, žiarením, viacfázovými reakciami a povrchovou chémiou. Naše modely reagujúcich prietokov pomáhajú pochopiť a optimalizovať tvar a polohu plameňa, minimalizovať teploty pevných komponentov, znižovať emisie a maximalizovať účinnosť výkonu. Môžete predpovedať a porozumieť dynamike plameňa, prenosu tepla, tepelnému opotrebovaniu, emisiám, výťažnosti, konverzii, selektivite a nežiaducim podmienkam, aby ste presne zachytili fyziku vašich návrhov v reálnom svete.

Prečítajte si blog

Hydrodynamika hladkých častíc (SPH) je rýchla metóda výpočtovej dynamiky tekutín bez siete. Keďže nie je potrebné žiadne sieťovanie, umožňuje inžinierom ľahko zvládnuť zložité geometrie a pohyby rýchlou a robustnou metódou. Pomocou SPH je možné vyriešiť komplexné vysoko dynamické rozhranie tekutina/tekutina bez ďalšieho úsilia. Metóda SPH je ako taká súčasťou novej generácie numerických metód, vyvinutých na prekonanie obmedzení súvisiacich s opletením pomocou tradičných prístupov, pričom sú stále založené na Navier-Stokesových rovniciach.

Prečítajte si blog

Inovatívne produkty dnešnej doby, od elektronických zariadení až po riešenia mobility, potrebujú inovatívne riešenia chladenia a tepelného manažmentu. Sada CFD Simcenter umožňuje inžinierom presne a efektívne simulovať prenos tepla v médiu alebo medzi médiami. Simcenter CFD simulácia s vedením, konvekciou, žiarením, konjugovaným prenosom tepla a varením ponúka kompletný súbor fyziky prenosu tepla na presné predpovedanie distribúcie teploty v tekutinách a pevných látkach. Portfólio Simcenter zahŕňa poprednú analýzu CFD so špecifickými možnosťami simulácie chladenia elektroniky pre úroveň čipových balíkov, dosky plošných spojov (PCB), stojan a kryty do veľkých dátových centier.

Pozrite si webinár

Hluk vyvolaný tokom je významnou súčasťou akustického charakteru vozidiel, budov, ventilátorov a priemyselných zariadení. Simcenter ponúka komplexný súbor modelovacích prístupov na predpovedanie aeroakustických zdrojov šumu, zahŕňajúcich metódy ustáleného stavu, prechodnú Mriežkovú Boltzmannovu metódu (LBM), priame simulácie s vysokou vernosťou založené na DES a LES, modely šírenia zvuku a pokročilé riešitelia akustických porúch (APE).

Simcenter podporuje hybridné aeroakustické pracovné postupy, v ktorých simulácie CFD najskôr zachytávajú turbulentné prúdové štruktúry, ktoré pôsobia ako zdroje hluku. Tieto zdroje sa potom môžu preniesť do špecializovaných akustických simulácií vrátane prístupov založených na konečných prvkoch, aby sa predpovedalo šírenie zvuku pri zohľadnení odrazov, absorpcie a vplyvov na životné prostredie. Typické aplikácie zahŕňajú hluk HVAC, šum bočného zrkadla a ďalšie zvukové javy vyvolané tokom.

Simcenter navyše rozširuje svoje aeroakustické schopnosti o rýchle simulačné prístupy založené na akcelerácii LBM a GPU. Táto metóda je atraktívnou alternatívou pre presné predpovede vonkajšieho aeroakustického šumu priamym zachytením nestabilného správania toku pri vysokom časovom rozlíšení.

Prečítajte si blog

Takmer všetky inžinierske problémy v reálnom svete v konečnom dôsledku závisia od interakcie medzi tekutinami a pevnými štruktúrami. Simcenter CFD simulácia ponúka výpočtovú dynamiku tekutín založenú na konečnom objeme (FV) a výpočtovú pevnú mechaniku (CSM) založenú na konečných prvkoch (FE). To umožňuje inžinierom simulovať interakciu FSI medzi tekutinou a štruktúrou v ľahko použiteľnom jedinom integrovanom používateľskom rozhraní. Pomocou tohto prístupu môžete vyriešiť statické, kvázi statické a dynamické problémy vrátane problémov s nelineárnou geometriou a viacerými časťami pomocou viazaných a malých posuvných kontaktov.

Prečítajte si blog

Simcenter CFD simulácia, ktorá rozširuje interakciu mechanickej tekutiny a štruktúry ponúka efektívne pracovné postupy pre analýzy tepelného namáhania. Tepelní inžinieri dokážu vyriešiť problémy s prenosom tepla medzi kvapalinou a štruktúrou a na základe toho vyhodnotiť tepelné napätie v pevných oblastiach.

S výpočtovou reológiou v analýze CFD Simcenter môžu inžinieri simulovať tekutiny, v ktorých dominuje difúzia a viskózne alebo viskoelastické správanie. Výpočtová dynamika tekutín non-newtonských tekutín je užitočná pre inžinierov v spotrebných výrobkoch, spracovaní odpadu a potravinárskom a nápojovom priemysle, ktorí pracujú s miešačmi, prietokovými nádobami, suspenziami, extrúziami a spracovaním materiálov. Presná simulácia reológie je kľúčom k zníženiu spotreby energie, emisií a spotreby surovín pri súčasnom zlepšení spoľahlivosti produktu, používateľskej skúsenosti a nákladov na zodpovednosť.

Prečítajte si blog

Sada CFD Simcenter je dodávaná so širokou škálou elektromagnetických modelov, ktoré riešia celý rad simulácií elektromagnetiky od magnetických ventilov, solenoidov, pohonov a transformátorov až po elektrické stroje. Ako multifyzikálny CFD balík ponúka integrované elektromagnetické schopnosti, ktoré vám umožňujú tesné spojenie s prúdom chladiacej kvapaliny, prenosom tepla a elektromagnetikou v jednej simulácii. Umožňuje tiež inžinierom simulovať aplikácie magnetohydrodynamiky (MHD) vrátane simulácie plazmového oblúka, plynových ističov a zvárania.

Prečítajte si blog

Pre realizáciu holistického digitálneho dvojčaťa je simulácia CFD Simcenter vložená do širšieho portfólia Simcenter. To umožňuje inžinierom zostať integrovaní pri spustení rozšírených multidisciplinárnych projektov, keď analýza musí ísť nad rámec multifyzikálnych CFD. Simcenter umožňuje spárovanie s inými simulačnými nástrojmi prostredníctvom vyhradených rozhraní a bežných dátových formátov. To umožňuje inžinierom vytvárať holistické multidisciplinárne simulácie pomocou časových mierok v rozmedzí od mikrosekúnd po tisíce sekúnd a fyziky od sofistikovanej mechaniky pevných látok až po rýchle simulácie systému a zároveň využívať najvhodnejšiu simulačnú technológiu pre každú disciplínu.

Prečítajte si blog

Keďže inžinierske systémy sa stávajú zložitejšími a konštrukčné cykly sa skracujú, inžinieri potrebujú rýchlejšie spôsoby, ako preskúmať veľké dizajnérske priestory pri zachovaní dôvery v predpovede výkonu. Geometric Deep Learning (GDL) založené na AI umožňuje rýchle predpovede priamo z geometrických a simulačných údajov, urýchľuje včasné rozhodovanie a odblokuje širší prieskum dizajnu.

Simcenter integruje Geometric Deep Learning do svojho pracovného postupu CFD a vytvára vysoko verné náhradné modely, ktoré dopĺňajú tradičnú simuláciu. Učením sa priamo z výsledkov simulácie, či už sú novo generované alebo opätovne použité z existujúcich súborov údajov, poskytujú modely GDL rýchle predpovede výkonu v priebehu niekoľkých minút namiesto hodín. Tento prístup umožňuje inžinierom zamerať výpočtovo intenzívne simulácie na najsľubnejšie koncepty a zároveň využívať AI na efektívne zobrazovanie, porovnávanie a spresnenie alternatív dizajnu. Výsledkom je rýchlejšia iterácia, lepšie využitie historických investícií do simulácie a škálovateľný prehľad založený na umelej inteligencii bez problémov spojený so simulačnými pracovnými postupmi založenými na fyzike.

Čítať viac o Simcenter PhysicsAI