Technologia FSI pozwala na wierniejsze odwzorowanie rzeczywistości
Od wielu już lat symulacje komputerowe stały się standardem w procesie projektowym wielu firm. Dzięki możliwościom przeprowadzenia szeregu analiz – poczynając od analiz strukturalnych (FEA/MES), poprzez analizy dynamiczne (MBS) a kończąc na analizach mechaniki płynów (CFD) – symulacja numeryczna stała się podstawowym narzędziem każdego współczesnego inżyniera.
Wciąż jednak w większości analiz pojawiają się podobne problemy: jak uprościć model? Jak zadać warunki brzegowe/początkowe? W jaki sposób opisać interesujące nas zjawiska? Jak zinterpretować otrzymane wyniki?
Firma ANSYS Inc. dostarcza technologie, które w znaczny sposób pomagają rozwiązać ww. problemy. Wykorzystując flagowy produkt ANSYS Multiphysics, użytkownik ma możliwość prowadzenia symulacji sprzężonych, łącząc elektromagnetyzm z przepływem ciepła, analizami wytrzymałościowymi, analizami termicznymi oraz przepływem płynów. Dzięki takiemu podejściu użytkownik otrzymuje bardzo szeroki zakres możliwości prowadzenia różnorodnych analiz. Aby lepiej zobrazować temat, zaprezentujemy wachlarz analiz, jakie można przeprowadzić dla zwykłego, domowego żelazka, w którym pod wpływem przepływającego prądu (a. elektromagnetyczna) nagrzewa się płaszczyzna grzejna (a. termiczna), cały układ oddaje ciepło do otoczenia (a. przepływu płynów), co z kolei wprowadza naprężenia w całym układzie (a. wytrzymałościowa). Stosując wyspecjalizowane narzędzia, wszystkie ww. analizy, również dla stanu nieustalonego, można przeprowadzić w jednym środowisku – bez niepotrzebnych kompromisów i uproszczeń.
Bardzo ciekawym i w coraz większym stopniu wykorzystywanym rozwiązaniem jest technologia FSI (fluid structure interaction), czyli sprzężenie analizy numerycznej mechaniki płynów (CFD) z analizą wytrzymałościową (FEA/MES). Dzięki temu połączeniu użytkownik zyskał potężne narzędzie do symulacji układów w warunkach rzeczywistych.
Firma ANSYS od wielu lat zajmuje się narzędziami do prowadzenia analiz w technologii FSI, m.in. oferując w pełni automatyczną (czyli bez udziału programów trzecich) współpracę solwera CFD (ANSYS CFX) z solwerem do analiz strukturalnych (ANSYS).
|
|
|
FSI: Transfer danych pomiędzy solwerami FEA – CFD |
Poprzez proste zdefiniowanie obu analiz (CFD i FEA/MES) otrzymujemy możliwość szybkiego i łatwego prowadzenia zaawansowanych analiz z interakcją pomiędzy ciałem stałym a przepływającym płynem. Przy czym można działać na dwóch poziomach: prostszy – jednokierunkowy eksport wyników jako warunków do innej analizy (CFD -> FEA, FEA -> CFD) oraz bardziej zaawansowany, z pełną interakcją w czasie rzeczywistym obu układów (CFD <-> FEA).
Dzięki narzędziom dostępnym w produktach z rodziny ANSYS obecnie analizy ogranicza jedynie wyobraźnia inżyniera oraz posiadane zasoby obliczeniowe.
Technologia FSI jest szeroko wykorzystywana m.in. w przemyśle biomedycznym (zastawki, membrany itp.), w przemyśle maszynowym (np. maszyny wirnikowe) oraz wszędzie tam, gdzie przepływający płyn w znacznym stopniu oddziaływuje na ciało stałe i na odwrót. Technologię FSI opartą na produktach ANSYS wykorzystuje wiele firm w Polsce i na świecie (m.in. GeneralElectric, Alstom, Siemens, Wilo, Sulzer, ABB).
Dodatkowe informacje:
