Close

October 30, 2021

Altair CFD – Giải Pháp Mô Phỏng Toàn Diện Các Vấn Đề Cơ Học Chất Lỏng

[Thinksmart-CAE] Các ứng dụng của động lực học chất lỏng tính toán (CFD) rất rộng rãi, bao gồm nhiều ngành công nghiệp và đòi hỏi các mức độ chi tiết và phân tích khác nhau. Đối với một nhà phân tích thực hiện mô hình động lực học chất lỏng tính toán nâng cao hoặc một kỹ sư thiết kế cần nhanh chóng hiểu các hiệu ứng chất lỏng hoặc nhiệt trên đề xuất thiết kế, Altair cung cấp một gói hoàn chỉnh để hỗ trợ từng dự án.

CFD là gì?

Computational Fluid Dynamics (CFD) là một phần của cơ học chất lỏng sử dụng cấu trúc dữ liệu và tính toán số để phân tích và giải quyết các vấn đề về dòng chảy của chất lỏng (khí và chất lỏng) như thành phần hóa học, mật độ và vận tốc. Altair CFD là một bộ công cụ toàn diện để giải quyết các vấn đề về cơ học chất lỏng đó, bao gồm đa vật lý phức tạp và là giải pháp duy nhất trên thị trường cung cấp một loạt các phương pháp luận CFD trong một giấy phép duy nhất.

Điều này cho phép người dùng giải quyết nhiều vấn đề về chất lỏng bất kể ngành nghề, trình độ chuyên môn hoặc ứng dụng. Cho dù người dùng đang tìm cách thực hiện phân tích nhiệt của các tòa nhà, dự đoán khí động học của xe, tối ưu hóa dầu hộp số, giảm tiếng ồn của quạt làm mát hoặc phát triển các thiết bị y tế sáng tạo, Altair CFD đều có thể giúp đỡ.

Altair’s Solvers

Mặc dù có vô số ứng dụng CFD mà các kỹ sư giải quyết hàng ngày, nhưng có một vài phương pháp luận chính được sử dụng rộng rãi tùy thuộc vào vấn đề. Altair CFD cung cấp nhiều phương pháp để phù hợp với nhu cầu của vấn đề hiện tại:

  • Bộ giải Navier Stokes (NS): được sử dụng như một giải pháp cho các thách thức CFD mục đích chung. Phương pháp luận này giúp các công ty khám phá các thiết kế bằng cách cung cấp khả năng phân tích dòng chảy, truyền nhiệt, nhiễu loạn và vật liệu phi Newton.
  • Bộ giải Lattice Boltzmann (LB): cung cấp dự đoán cực nhanh về các đặc tính khí động học và khí âm học, cho phép các kỹ sư hiểu được động lực học liên quan của chất lỏng và nghiên cứu các cấu trúc đổi mới để nâng cao hiệu quả.
  • Bộ giải Smooth Particle Hydrodynamics (SPH): cho phép người dùng dự đoán hiệu quả dòng chảy của chất lỏng xung quanh hình dạng chuyển động phức tạp và phân tích hành vi của chất lỏng, được sử dụng chủ yếu cho các ứng dụng tra dầu, đóng hộp số và trộn.

Ba phương pháp bao gồm có sẵn bằng cách sử dụng Altair CFD

Trong bất kỳ ngành nào, có những dự án dựa vào quyền truy cập vào cả ba phương pháp này. Ví dụ, để hiểu động học chất lỏng của các thành phần khác nhau cấu thành một máy kéo hiện đại, đòi hỏi một cách tiếp cận đa dạng tùy thuộc vào ứng dụng và có thể yêu cầu nhiều người giải quyết. Để hiểu điều này chi tiết hơn, chúng ta hãy xem xét một số ứng dụng này.

Các ứng dụng CFD của một máy kéo hiện đại

Khi thiết kế đèn pha, việc xác định nhiệt độ tối đa của các thành phần khác nhau là rất quan trọng. Bức xạ do bóng đèn tạo ra được phân phối bởi một tấm phản xạ và được hấp thụ bởi các bề mặt lân cận làm nóng không khí xung quanh.

Nhiệt này được truyền qua các vật liệu thông qua dẫn nhiệt, ảnh hưởng đến hiệu suất tổng thể của đèn pha. Do đó, các kỹ sư cần sớm xác định các hư hỏng của thành phần do quá nhiệt trong chu kỳ thiết kế, do đó cải thiện hiệu suất và giảm nhu cầu kiểm tra vật lý.

Sử dụng bộ giải Navier-Stokes đa năng của Altair CFD có thể giúp người dùng hiểu được sự phân bố nhiệt độ bên trong đèn pha, dẫn đến thiết kế tối ưu hơn. Các trường dòng chảy có thể được trực quan hóa và có thể thực hiện một cuộc điều tra quản lý nhiệt đầy đủ để đảm bảo thiết kế tốt nhất có thể.

Phân tích nhiệt đèn pha bằng Altair CFD. 

Chuyển sang một thành phần có các bộ phận chuyển động, hộp số rất quan trọng trong nhiều ứng dụng công nghiệp, vận chuyển năng lượng cơ học và thay đổi hệ số tốc độ của động cơ. Để hộp số hoạt động hiệu quả, việc tra dầu là cần thiết để tránh hỏng hóc cơ khí dẫn đến việc sửa chữa tốn kém hoặc tệ hơn là mất hoàn toàn khả năng sản xuất. Do đó, việc thực hiện phân tích chi tiết quá trình này là bắt buộc để đảm bảo thiết kế tốt nhất có thể.

Sử dụng bộ Smooth Particle Hydrodynamics, người dùng có thể dự đoán hiệu quả dòng chảy của chất lỏng xung quanh hình học chuyển động phức tạp, phân tích hành vi của dầu trong tất cả các bộ phận của hệ thống truyền động và giảm tổn thất do khuấy trộn dầu dẫn đến thiết kế tối ưu, đồng thời giảm nhu cầu kiểm tra vật lý và chi phí thiết kế đắt đỏ.

Tra dầu hộp số để cải thiện hiệu quả và độ tin cậy. 

Một khía cạnh khác của máy móc chúng ta không thể bỏ qua là dự đoán và giảm thiểu tiếng ồn của quạt quay. Điều này rất quan trọng trong nhiều ngành công nghiệp, vì thiết bị công nghiệp cần tuân thủ mức ồn tối đa để bảo vệ người lao động và tránh tiếng ồn quá mức trong các khu dân cư.

Nói chung, tiếng ồn tạo ra từ quạt quay là nguyên nhân chính gây ra tiếng ồn vận hành thiết bị nói chung. Tất cả chúng ta đều cảm thấy khó chịu bởi máy móc ồn ào được đặt thuận tiện ngay bên ngoài ngôi nhà hoặc văn phòng của bạn. Bộ giải Lattice Boltzmann của Altair CFD cung cấp các dự đoán nhanh chóng về các đặc tính khí động học, cho phép các kỹ sư hiểu động lực học của chất lỏng và nghiên cứu các cấu trúc đổi mới để cải thiện hiệu quả, tăng sự thoải mái cho người dùng và cung cấp các dự án an toàn đúng thời hạn.

Dự đoán tiếng ồn khí âm. 

Một ứng dụng khác đáng khám phá cũng nằm bên dưới mui xe. Hiểu biết về quản lý nhiệt và lưu lượng không khí sơ bộ là cực kỳ quan trọng khi tối đa hóa hiệu suất hệ thống làm mát động cơ. Các động cơ cung cấp năng lượng cho ô tô, máy gặt đập liên hợp hoặc máy bay cần phải hoạt động tối ưu để tránh các vấn đề như cản trở luồng không khí và tuần hoàn có thể ảnh hưởng tiêu cực đến hiệu suất của hệ thống làm mát.

Có hiểu biết toàn diện về quản lý nhiệt chưa tốt có nghĩa là các thiết kế linh kiện có thể được thực hiện một cách tự tin, an toàn khi biết rằng các vấn đề về hiệu suất sẽ không xảy ra do luồng không khí kém đến các bộ phận.

Mô hình hóa hành vi nhiệt 

Do nhiệt độ khí hậu khác nhau mà một chiếc xe có thể trải qua, mô hình nhiệt chính xác của cabin là điều cần thiết, cho dù đó là nhiệt độ bên trong cho hành khách trên xe công nông, ô tô, tàu hỏa hay máy bay.

Ngoài ra, cả các thiết bị sưởi và làm mát như quạt điều hòa không khí hoặc máy sưởi làm tan băng cửa sổ cần được thiết kế hiệu quả để hoạt động đáng tin cậy theo thời gian.

Phân tích nhiệt cabin

Bể chứa có thể dẫn đến chuyển động không mong muốn khi năng lượng được truyền do chất lỏng chuyển động. Điều này có thể dẫn đến các phương tiện không ổn định trong khi chuyển động, tiếng ồn và hư hỏng cấu trúc. Do đó, khả năng đo các lực mà xe tăng hoặc xe phải chịu trong quá trình tăng tốc, phanh hoặc chuyển làn là rất hữu ích cho các kỹ sư và nhà thiết kế.

Phân tích tiếng nổ của xe tăng

Nhiều quy trình công nghiệp trong nông nghiệp, dược phẩm hoặc sản xuất quy trình liên quan đến sự tương tác giữa cả hai pha chất lỏng và hạt. Mô hình thực tế của các hệ thống phức tạp này có thể được thực hiện bằng cách sử dụng CFD cho chất lỏng và Phương pháp phần tử rời rạc (DEM) để mô phỏng hạt với Altair EDEM .

Bài viết liên quan: 

>>Giải Pháp Tối Ưu Hóa Hệ Thống Đa Vật Lý

 

>>Lực Đẩy Drone Cải Tiến Thiết Kế Dựa Trên Mô Hình Phát Triển

 

>>Giới Chuyên Gia Xem Đây Là Bước Đột Phá Công Nghệ Hỗ Trợ Thiết Kế và Sản Xuất Ô Tô

 

 

.
.
.
.