Oprogramowanie CFD
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.
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
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)
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
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
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
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
Zastosowanie modelowania numerycznego Aerodynamika Inżynieria biomedyczna Osprzęt Technologie chemiczne Hydraulika Inżynieria morska Przem. naftowy i gazowy Produkcja energii Sport Pogoda i klimat Zanieczyszczenia powietrza
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
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
Model numeryczny: fizyka procesu (model fizyczny) model matematyczny warunki jednoznaczności algorytm rozwiązania i rozwiązanie wizualizacja wyników walidacja i weryfikacja
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.
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
Etapy rozwiązania modelu numerycznego: model geometryczny, warunki jednoznaczności dyskretyzacja modelu rozwiązanie równań modelu wizualizacja wyników walidacja i weryfikacja
Obiekt i model Inkubator dla noworodków M. Ginalski
Domena obliczeniowa Inkubator dla noworodków
Modelowanie ruchu powietrza wokół noworodka Budowa modelu geometrycznego dziecka do symulacji
Uproszczenia na potrzeby symulacji numerycznej Geometria budowana z prostych elementów Tworzenie siatki numerycznej do symulacji zjawiska
Dyskretyzacja modelu Inkubator dla noworodków
Dyskretyzacja modelu Inkubator dla noworodków M. Ginalski
Dyskretyzacja modelu
Warunki jednoznaczności profil obudowa wylot powierzchnia cięcia powierzchnia okresowa wlot podstawa
Obliczenia Generacja rozkładu początkowego Ustawienie parametrów procesu obliczeniowego Śledzenie przebiegu obliczeń
Wizualizacja wyników obliczeń
Wizualizacja wyników obliczeń Inkubator dla noworodków
Wizualizacja wyników
Weryfikacja i walidacja
Przykłady projektów
Modelowanie kotłów fluidalnych Modelowanie złożonego ruchu cząstek
Produkcja energii elektrycznej Obiegu elektrowni węglowej Turbina parowa Generator prądu Kocioł węglowy Węgiel dostarczany z kopalni Dom chłodnia kominowa wiatr
Produkcja energii elektrycznej
Projekt realizowany przez studentów Politechniki Śląskiej Silesian Greenpower wyścigi samochodów elektrycznych www.sg.polsl.pl Model bolidu oraz pole ciśnień w wirtualnym tunelu aerodynamicznym
Przemysł samochodowy Optymalizacja klimatyzacji w samochodach Symulacje silników spalinowych
Symulacje procesów termicznych w organizmach Matematyczny model dziecka (duże uproszczenia)
transformator
pole temperatury w wybranych przekrojach
inkubator
Przeprowadzenie eksperymentu obrazującego unoszenie się ciepłego powietrza nad ciałem dziecka Symulacje numeryczne
Piec anodowy do rafinacji miedzi
LI02 260,0 C 250 AR01 200 LI03 150 Temperatura w wybranym przekroju 100 LI01 miedzi fazy gazowej 60,0 C
tłumik samochodowy
235,2 C AR03* AR02* SP04* LI01* AR01* SP02* SP01* SP03* 30,3 C obraz termograficzny C IR01 300 li01 280 260 240 220 Line li01 Min 211,8 C Max... 306,5 C profil temperatury wzdłuż tłumika
pole temperatury
Chłodnia kominowa
~100 m 20 km ~500 m ~130 m ślad cząstki kolorowany temperaturą
Instytut Techniki Cieplnej Symulacja chłodni kominowej
ślad cząstki kolorowany temperaturą temperatura pole prędkości w okolicach zraszalnika
Proces Czochralskiego hodowli kryształów
Proces Czochralskiego predkosc kryształ krzemu tygiel grzanie płynny krzem temperatura
Hamulec tarczowy
Hamulec tarczowy geometria cieplo tarcia r tarcza hamulcowa z klocek hamulcowy
5 sekund 30 sekund 100 sekund