Symulacje CFD w przemyśle motoryzacyjnym
Sektor motoryzacyjny w którym oprócz napiętych terminów stawiane są bardzo ambitne cele projektowe, wykorzystuje CFD w wielu dziedzinach na co dzień. Zagdanienia takie jak aerodynamika podwozia lub modelowanie spalania IC są najbardziej znanymi przykładami symulacji przepływu. Jednakże symulacje cieplno-przepływowe mają zastosowanie również w innych obszarach. Obejmują one :
- chłodzenie komory silnika
- analizy HVAC kabiny pasażerskiej
- przepływ oleju w skrzyniach biegów
- modelowanie pyłu
- symulacje kanałów wylotowych
Ponieważ moc obliczeniowa i oprogramowanie stają się bardziej dostępne, powszechne staje się używanie CFD nawet w prostych przypadkach projektowych. Z drugiej strony samochody zmieniają się w bardzo skomplikowane maszyny z czujnikami i dużą ilością maszyn drugorzędnych. W związku z tym pojawiają się nowe obszary inżynierii. Wiele z nich (baterie, interakcja czujnika z zanieczyszczeniami, ładowarki wysokoprądowe) z pewnością będzie wykorzystywało narzędzia do symulacji CFD.
Wydajne chłodzenie dla elektromobilności
Jednym z kluczowych czynników postępu w branży motoryzacyjnej jest elektromobilność. Ilość i użyteczność samochodów elektrycznych zwiększa się z roku na rok.Wciąż jednak kwestie chłodzenia baterii lub ładowarek elektrycznych jest bardzo wymagającym zadaniem.Wydajność ogniwa akumulatora zależy od temperatury zewnętrznej, własnego napięcia, wieku i poziomu naładowania.Wydajność ładowarki silnie zależy od wydajności chłodzenia, ponieważ bardzo duże napięcia elektryczne nieuchronnie prowadzą do wytwarzania ciepła podczas przewodzenia. W obydwu przypadkach CFD odgrywa znaczącą rolę.
User story:
Valeo – francuska firma produkująca części samochodowe przeprowadzała symulacje procesu nagrzewania chłodnicy samochodowej za pomocą standardowego oprogramowania CFD, które zapewniało bardzo dokładne wyniki (błąd względny poniżej 5 %) oraz dobrze ugruntowaną procedurę. Okazało się jednak , że zalety te są niewystarczające w porównaniu z problemami z którymi się zetknęli. Pojedyncza symulacja wiązała się pracą 100 rdzeni obliczeniowych przez 36-48 godzin, co stanowiło ogromny koszt. Przygotowanie geometrii również było bardzo czasochłonne. Cykl projektowy wynosił aż 14 dni! Konieczne było usprawnienie całego procesu.
Firma QuickerSim zaproponowała dedykowaną aplikację do symulowania przepływu ciepła w chłodnicy, bazującą na specjalnie dostosowanym modelu (nie dostępnym w komercyjnych pakietach CFD). Takie rozwiązanie nie wymaga geometrii CAD i tworzenia siatki, kształt sparametryzowany jest za pomocą kilku parametrów. Do obliczeń wystarczy praca 1 procesora przez 45 minut a dokładność obliczeń wynosi 2% (akceptowalna w większości przypadków).
Jakie były rezultaty? Cykl projektowy został skrócony z 14 do 4 dni, a ponad 80% przypadków jest obecnie analizowane za pomocą naszego rozwiązania! Zredukowano również koszty licencji i energii elektrycznej.