pakiety do obliczeń rozkładów pól fizycznych (CAE):

Transkrypt

1 Oprogramowanie CFD

2 Rodzaje oprogramowania: zintegrowane oprogramowanie CAD CATIA, ProEngineer, Solid Edge, AutoCAD, I-DEAs. definiowanie kształtu projektowanego obiektu generowanie rysunków wykonawczych. CAD-CAM sterowanie numeryczne obrabiarkami. pakiety do obliczeń rozkładów pól fizycznych (CAE): NASTRAN, ABAQUS, ANSYS, MARC, FLUENT, CFX, ADINA, OpenFoam. Dane: geometria, warunki brzegowe (obciążenia), warunki początkowe, właściwości materiałowe Wynik: rozkład naprężeń, temperatur, prędkości płynu, koncentracji itp. symulatory procesów przemysłowych Aspen, Thermo Flow, Gate Cycle, Simulink Analiza współpracy wielu urządzeń w instalacji.

3 Symulacje komputerowe Symulacje komputerowe: Odwzorować zjawisk wrzeczywistości wirtualnej Modelowanie procesów oraz zjawisk fizycznych, dla których przeprowadzenie eksperymentów jest kosztowne bądź niemożliwe Mniejsze nakłady inwestycyjne w porównaniu z badaniami eksperymentalnymi

4 Modelowanie matematyczne analiza procesów (zjawisk) symulacji i wizualizacja procesów (zjawisk) projektowanie urządzeń oraz procesów (minimalizacja liczby prototypów) sterowanie procesami optymalizacjw procesów w połączeniu z metodami odwrotnymi określanie przyczyn różnych procesów (zjawisk)

5 Zastosowanie modelowania numerycznego Aerodynamika Inżynieria biomedyczna Osprzęt Technologie chemiczne Hydraulika Inżynieria morska Przem. naftowy i gazowy Produkcja energii Sport Pogoda i klimat F18 Store Separation

6 Zastosowanie modelowania numerycznego Zespół wspomagający pracę serca Aerodynamika Inżynieria biomedyczna Osprzęt Technologie chemiczne Hydraulika Pompa do krwi Inżynieria morska Przem. naftowy i gazowy Produkcja energii Sport Pogoda i klimat Temperatura i prądy konwekcyjne w gałce ocznej w terapii laserowej

7 Zastosowanie modelowania numerycznego Aerodynamika Inżynieria biomedyczna Osprzęt Technologie chemiczne Hydraulika Inżynieria morska Przem. naftowy i gazowy Produkcja energii Sport Pogoda i klimat Zawór w reaktorze do polimeryzacji oderwanie strumienia Linie prądu wentylacja miejsca pracy

8 Zastosowanie modelowania numerycznego Aerodynamika Inżynieria biomedyczna Osprzęt Technologie chemiczne Hydraulika Inżynieria morska Przem. naftowy i gazowy Produkcja energii Sport Pogoda i klimat Przepływ masy smarującej na głowicy wiertniczej Przepływy płynu nad chłodniami kominowymi

9 Zastosowanie modelowania numerycznego Aerodynamika Inżynieria biomedyczna Osprzęt Technologie chemiczne Hydraulika Inżynieria morska Przem. naftowy i gazowy Produkcja energii Sport Pogoda i klimat Zanieczyszczenia powietrza

10 Zastosowanie modelowania numerycznego Aerodynamika Inżynieria biomedyczna Osprzęt Technologie chemiczne Hydraulika Inżynieria morska Przem. naftowy i gazowy Produkcja energii Sport Pogoda i klimat Kolarstwo Wyścigi samochodowe Wyścigi motorowodne Surfing

11 Zastosowanie modelowania numerycznego Aerodynamika Inżynieria biomedyczna Osprzęt Technologie chemiczne Hydraulika Inżynieria morska Przem. naftowy i gazowy Produkcja energii Sport Pogoda i klimat Tornada Klimat Globalny Burza z wyładowaniami Huragany

12 Model numeryczny: fizyka procesu (model fizyczny) model matematyczny warunki jednoznaczności algorytm rozwiązania i rozwiązanie wizualizacja wyników walidacja i weryfikacja

13 Model fizyczny Model gazu (ściśliwy, nieściśliwy, lepki, nielepki, doskonały, rzeczywisty,...) Wymiana ciepła Reakcje chemiczne Przepływy wielofazowe Zagadnienia sprzężone cieplno-przepływowe cieplno-chemiczne np. spalanie przepływowo-wytrzymałościowe, przepływowo-chemiczne np. emisja zanieczyszczeń, aeroakustyka np. hałas generowany przez przepływ.

14 Model matematyczny Równanie ciągłości u j 0 t x j Równanie zachowania pędu P ij ui u j ui S ui t x j xi x j Równanie zachowania energii H P) u j H t x j x j T k x j u j ij ST x j

15 Etapy rozwiązania modelu numerycznego: model geometryczny, warunki jednoznaczności dyskretyzacja modelu rozwiązanie równań modelu wizualizacja wyników walidacja i weryfikacja

16 Obiekt i model Inkubator dla noworodków M. Ginalski

17 Domena obliczeniowa Inkubator dla noworodków

18 Modelowanie ruchu powietrza wokół noworodka Budowa modelu geometrycznego dziecka do symulacji

19 Uproszczenia na potrzeby symulacji numerycznej Geometria budowana z prostych elementów Tworzenie siatki numerycznej do symulacji zjawiska

20 Dyskretyzacja modelu Inkubator dla noworodków

21 Dyskretyzacja modelu Inkubator dla noworodków M. Ginalski

22 Dyskretyzacja modelu

23 Warunki jednoznaczności profil obudowa wylot powierzchnia cięcia powierzchnia okresowa wlot podstawa

24 Obliczenia Generacja rozkładu początkowego Ustawienie parametrów procesu obliczeniowego Śledzenie przebiegu obliczeń

25 Wizualizacja wyników obliczeń

26 Wizualizacja wyników obliczeń Inkubator dla noworodków

27 Wizualizacja wyników

28 Weryfikacja i walidacja

29 Przykłady projektów

30 Modelowanie kotłów fluidalnych Modelowanie złożonego ruchu cząstek

31 Produkcja energii elektrycznej Obiegu elektrowni węglowej Turbina parowa Generator prądu Kocioł węglowy Węgiel dostarczany z kopalni Dom chłodnia kominowa wiatr

32 Produkcja energii elektrycznej

33 Projekt realizowany przez studentów Politechniki Śląskiej Silesian Greenpower wyścigi samochodów elektrycznych Model bolidu oraz pole ciśnień w wirtualnym tunelu aerodynamicznym

34 Przemysł samochodowy Optymalizacja klimatyzacji w samochodach Symulacje silników spalinowych

35 Symulacje procesów termicznych w organizmach Matematyczny model dziecka (duże uproszczenia)

36 transformator

37

38 pole temperatury w wybranych przekrojach

39

40 inkubator

41 Przeprowadzenie eksperymentu obrazującego unoszenie się ciepłego powietrza nad ciałem dziecka Symulacje numeryczne

42

43 Piec anodowy do rafinacji miedzi

44 LI02 260,0 C 250 AR LI Temperatura w wybranym przekroju 100 LI01 miedzi fazy gazowej 60,0 C

45 tłumik samochodowy

46 235,2 C AR03* AR02* SP04* LI01* AR01* SP02* SP01* SP03* 30,3 C obraz termograficzny C IR li Line li01 Min 211,8 C Max ,5 C profil temperatury wzdłuż tłumika

47 pole temperatury

48 Chłodnia kominowa

49 ~100 m 20 km ~500 m ~130 m ślad cząstki kolorowany temperaturą

50 Instytut Techniki Cieplnej Symulacja chłodni kominowej

51 ślad cząstki kolorowany temperaturą temperatura pole prędkości w okolicach zraszalnika

52 Proces Czochralskiego hodowli kryształów

53 Proces Czochralskiego predkosc kryształ krzemu tygiel grzanie płynny krzem temperatura

54 Hamulec tarczowy

55 Hamulec tarczowy geometria cieplo tarcia r tarcza hamulcowa z klocek hamulcowy

56 5 sekund 30 sekund 100 sekund