Projetar antenas de alto desempenho exige mais do que prever com precisão o comportamento eletromagnético. Os engenheiros também precisam explorar alternativas de projeto de forma eficiente e compreender as compensações entre diferentes objetivos de desempenho. Ao combinar os recursos de simulação eletromagnética do Simcenter Feko com os recursos de exploração automatizada de projetos do Simcenter HEEDS, os engenheiros podem passar de forma eficiente da simulação para projetos de antenas otimizados. Da simulação de antenas à otimização de projetos O desempenho de uma antena depende de inúmeros parâmetros interdependentes, como dimensões geométricas, propriedades do substrato, posição da alimentação e tamanho do plano de terra. O Simcenter Feko permite que os engenheiros modelem esses efeitos e avaliem o desempenho da antena em diferentes variantes de projeto usando simulação eletromagnética numérica. À medida que o número de variáveis ​​de projeto e objetivos de desempenho aumenta, explorar manualmente essas variantes torna-se cada vez mais desafiador. A integração do Simcenter Feko com o Simcenter HEEDS introduz recursos de otimização automatizada, incluindo otimização mono e multiobjetivo, análise de robustez e otimização de confiabilidade, criação de modelos substitutos e automação de fluxo de trabalho. Neste blog, demonstramos essa abordagem por meio da otimização da forma de uma lente dielétrica posicionada sobre uma antena corneta. A simulação utiliza um solver híbrido de método dos momentos (MoM) e método dos elementos finitos (FEM) no Simcenter Feko a 3,05 GHz. A região FEM representa o guia de ondas, incluindo um circulador anisotrópico, enquanto o MoM é usado para a corneta metálica. A lente dielétrica é modelada utilizando o princípio da equivalência de superfície (SEP). O objetivo é otimizar a forma da lente para maximizar o ganho da antena, tornando o padrão de ganho o mais simétrico rotacionalmente possível. Figura 1. Modelo Simcenter Feko da antena de corneta e da lente dielétrica com as respectivas regiões computacionais Parametrização do modelo de antena para otimização do projeto Para permitir uma exploração eficiente do projeto, a geometria da lente é parametrizada usando a ferramenta NURBS no módulo CADFEKO do Simcenter Feko. Um octante da lente é representado por uma superfície de Bézier biquadrática racional definida por nove pontos de controle e nove pesos. A lente completa é então construída cortando a superfície ao longo do plano z=0 e espelhando-a em relação aos planos de simetria x=0, y=0 e z=0. Os pontos de controle das superfícies de Bézier têm um significado geométrico, o que facilita o controle da continuidade G0 e G1 ao longo das conexões entre os patches. A parametrização da lente resultante forma um espaço de projeto de 11 dimensões. Vídeo 1. Modelagem parametrizada da lente dielétrica no Simcenter Feko CADFEKO Quatro funções objetivo são definidas para avaliar o desempenho da antena ao longo da otimização. O objetivo 1 representa o ganho da antena na direção do eixo principal, enquanto os objetivos 2 e 3 descrevem os níveis de lóbulos laterais (SLL) nos planos E e H. O objetivo 4 representa o ganho mínimo ao longo da isocurva θ=15°. Maximizar o objetivo 4 ajuda a produzir um padrão de ganho quase simétrico rotacionalmente. Com o modelo parametrizado e as funções objetivo definidas, a simulação eletromagnética é realizada no Simcenter Feko para calcular as respostas da antena e gerar os gráficos relevantes no módulo POSTFEKO. Conectando o Simcenter Feko ao Simcenter HEEDS Com o modelo Feko parametrizado e a configuração de simulação definidos, o próximo passo é conectar o fluxo de trabalho ao Simcenter HEEDS. O portal Feko no HEEDS é configurado apontando-o para os diretórios de instalação do Simcenter Feko. O fluxo de trabalho de simulação eletromagnética pode então ser definido em três etapas principais: abrir o modelo parametrizado no CADFEKO, executar o solver Feko para calcular as respostas e visualizar os resultados no POSTFEKO. Os dados resultantes são enviados para o Simcenter HEEDS, que determina o próximo conjunto de variáveis ​​de projeto de acordo com a abordagem de análise selecionada e repete automaticamente o fluxo de trabalho de simulação eletromagnética no Simcenter Feko. As visualizações 3D e 2D do POSTFEKO também estão disponíveis no HEEDS, permitindo que os engenheiros monitorem o projeto e seu desempenho correspondente ao longo da otimização. Vídeo 2. Conectando o fluxo de trabalho de simulação do Simcenter Feko com o Simcenter HEEDS Explorando e otimizando projetos de antenas com o SHERPA Uma vez que o fluxo de trabalho de simulação do Simcenter Feko esteja conectado ao Simcenter HEEDS, o espaço de projeto pode ser explorado e otimizado sistematicamente. O Simcenter HEEDS oferece diversas abordagens para exploração e otimização de projetos, sendo o SHERPA sua principal estratégia de otimização. SHERPA significa Exploração Híbrida Simultânea, Robusta, Progressiva e Adaptativa. Em vez de depender de um único método de otimização, o SHERPA emprega simultaneamente múltiplas estratégias de busca e aloca o esforço computacional de forma adaptativa aos métodos com melhor desempenho à medida que o estudo avança. Isso reduz a necessidade de os engenheiros selecionarem um algoritmo de otimização específico antecipadamente, tornando o SHERPA particularmente adequado para otimização de projetos de alta fidelidade, orientada por simulação, onde cada avaliação é crucial. Neste exemplo, um estudo de otimização multiobjetivo é definido no Simcenter HEEDS para explorar mais de 150 projetos de antenas. Em vez de produzir um único projeto ótimo, o estudo identifica um conjunto de soluções Pareto-ótimas que representam diferentes compromissos entre as metas de desempenho definidas. Vídeo 3. Explorando o espaço de projeto de antenas com o SHERPA no Simcenter HEEDS Avaliação de projetos de antenas Pareto-ótimos Após a conclusão da otimização SHERPA, as soluções Pareto-ótimas podem ser analisadas usando os recursos de pós-processamento do Simcenter HEEDS. A ferramenta Trade-offs, acessível pela guia Discover, fornece uma representação visual dessas soluções, auxiliando os engenheiros a comparar as compensações de desempenho e selecionar um projeto de antena adequado. Neste exemplo, o projeto 148 oferece um bom equilíbrio entre os objetivos de otimização, melhorando o ganho da antena em 22% e o indicador-chave de desempenho (KPI) de circularidade em 59%. Vídeo 4. Avaliando projetos de antenas Pareto-ótimos no Simcenter HEEDS Conclusão A combinação do Simcenter Feko com o Simcenter HEEDS permite que os engenheiros explorem sistematicamente um espaço de projeto de antenas mais amplo, mantendo a simulação eletromagnética de alta fidelidade como elemento central do processo. A automatização da simulação e avaliação repetidas de variantes de projeto pode ajudar a reduzir o tempo de projeto e a identificar soluções promissoras, além de permitir a tomada de decisões ponderadas entre objetivos de desempenho concorrentes. Embora este exemplo se concentre no projeto de antenas, a mesma abordagem pode ser estendida a outras aplicações eletromagnéticas, incluindo a otimização do comportamento EMC e da seção transversal de radar (RCS). Quer otimizar o desenvolvimento de antenas e explorar de forma mais eficiente diferentes alternativas de projeto? Agende uma reunião com a CAEXPERTS e conheça como o Simcenter Feko e o Simcenter HEEDS podem apoiar seus projetos com simulação eletromagnética e otimização automatizada. Conduzimos os primeiros projetos em colaboração com sua equipe para maximizar o retorno do investimento, ajudando sua empresa a extrair o máximo desempenho das ferramentas e obter resultados mais rápidos, precisos e confiáveis em seus projetos. WhatsApp: +55 (48) 98814-4798 E-mail: contato@caexperts.com.br

A ascensão dos robôs caminhantes Há poucos anos, os cães robôs pareciam demonstrações futuristas. Hoje, estão se tornando ativos industriais valiosos. Operadoras de energia os utilizam para inspecionar subestações e instalações offshore. Empresas de mineração os avaliam para operações em ambientes perigosos. Robôs caminhantes estão se tornando tecnologia essencial para vigilância e operações autônomas. Ao mesmo tempo, outros tipos de robôs caminhantes, como os inspirados em insetos, estão abrindo possibilidades totalmente novas. Graças à sua excepcional estabilidade e capacidade de navegar em ambientes confinados ou irregulares, os robôs hexápodes estão surgindo como soluções promissoras para aplicações de inspeção e exploração. Por trás de cada robô bem-sucedido, existe uma combinação complexa de projeto mecânico, sistemas de atuação, controles, software, sensores, gerenciamento de energia e IA. À medida que a concorrência se intensifica e os ciclos de desenvolvimento se encurtam, as empresas de robótica não podem mais depender exclusivamente da prototipagem física. Simulação de sistemas de gêmeos digitais com multifísica e controles para obter robôs mecatrônicos É aqui que o Simcenter Amesim oferece uma vantagem decisiva. Através da simulação de sistemas multidomínio, as equipes de engenharia podem avaliar, otimizar e validar arquiteturas de robôs antes de construir o hardware. Por que a simulação de sistemas é fundamental Os clientes que adquirem plataformas robóticas esperam mais do que uma máquina que consegue andar. Eles esperam um robô que possa operar de forma confiável, segura e eficiente em ambientes reais. Para alcançar esse objetivo, os desenvolvedores devem responder a perguntas cruciais logo no início: O robô conseguirá manter a estabilidade em terrenos irregulares? Qual a capacidade de carga que ele pode transportar? Quanto tempo dura a bateria? Qual tecnologia de atuador é a ideal? Como o sistema de controle responderá às perturbações? Será que os algoritmos de autonomia conseguem lidar com obstáculos inesperados? A simulação de sistemas permite que os engenheiros respondam a essas perguntas virtualmente. As simulações são executadas em poucos segundos de tempo de CPU, não em horas. Os usuários podem acessar todas as variáveis ​​dos resultados calculados, como forças, torques, velocidades, acelerações, temperaturas, correntes, tensões, pressões ou qualquer tipo de resultado que desejem prever, graças aos gêmeos digitais. Não se trata apenas de animações com deslocamentos impostos, mas de grandezas físicas reais calculadas diretamente a partir de equações dinâmicas para todos os tipos de física: mecânica, elétrica, hidráulica, pneumática, térmica, controles, … As soluções Simcenter Systems oferecem computação real, resolvendo equações dinâmicas em poucos segundos de tempo de CPU; não se trata apenas de animação Com o Simcenter Amesim, as equipes podem combinar dinâmica mecânica, sistemas hidráulicos, sistemas de propulsão elétrica, controles e gerenciamento de energia em um único modelo digital. Os problemas podem ser identificados antes que iterações de hardware dispendiosas sejam necessárias. O resultado é uma inovação mais rápida, menor risco de desenvolvimento e plataformas robóticas de maior desempenho. De quadrúpedes hidráulicos a robôs formiga elétricos Vamos ver como o Simcenter Amesim está acelerando o desenvolvimento de robôs bípedes com simulação de sistemas. Na verdade, trata-se apenas de aprender com os robôs mais bem-sucedidos da natureza. A natureza já resolveu muitos desafios de mobilidade. A robótica moderna está cada vez mais adotando essas soluções. Os dois gêmeos digitais do Simcenter Amesim que serão apresentados a seguir mostram arquiteturas de robôs complementares: um robô articulado de quatro pernas acionado por atuadores hidráulicos e servoválvulas, e um robô de seis pernas inspirado em formigas, acionado por motores elétricos. Juntos, eles ilustram como a simulação de sistemas pode apoiar o desenvolvimento de sistemas de mobilidade avançados antes mesmo da construção de protótipos físicos. Arquiteturas complementares com robô de 4 pernas com atuadores hidráulicos e robô de 6 pernas com motores elétricos Vamos começar pelos cães-robôs e plataformas quadrúpedes. Este gêmeo digital quadrúpede do Simcenter Amesim demonstra como robôs de quatro pernas alcançam um equilíbrio entre velocidade, agilidade, mobilidade e estabilidade. Suas pernas articuladas, sistema de atuação hidráulica e estratégias avançadas de controle de marcha permitem: Subir escadas Travessia de obstáculos Navegação em terreno acidentado Transporte estável de carga Robô quadrúpede com atuadores hidráulicos – Gêmeo digital e desempenho O modelo demonstra tanto o trote quanto a marcha, destacando a importância da coordenação entre os pares de pernas e a estabilidade corporal. Para clientes industriais, essa capacidade se traduz em robôs capazes de alcançar locais inacessíveis a sistemas com rodas. Vamos agora ao segundo exemplo de formigas mecânicas e robôs hexápodes. Este gêmeo digital da formiga mecânica de seis pernas demonstra uma filosofia diferente. Utilizando uma marcha em tripé, três pernas permanecem sempre em contato com o solo enquanto as outras três avançam. Robô de 6 pernas com motores elétricos – Três pernas permanecem sempre em contato com o solo Essa abordagem proporciona alta estabilidade estática, excelente adaptação ao terreno, risco reduzido de capotamento e movimentação confiável em espaços confinados. Robô de 6 pernas com motores elétricos – Gêmeo digital e desempenho Portanto, existem muitas aplicações possíveis, como inspeção em instalações industriais, oleodutos, túneis, infraestrutura subterrânea e ambientes de exploração remota. Impressionante, não é? Sistemas de gimbal para observação avançada Vamos agora aprofundar um pouco mais a análise, adicionando alguns sistemas auxiliares mais presentes em robôs caminhantes. De fato, os robôs quadrúpedes modernos estão se tornando cada vez mais plataformas móveis de sensoriamento, em vez de simplesmente máquinas que caminham. Uma tendência emergente é a integração de sistemas de gimbal multieixos estabilizados montados na parte superior do robô. Essas cargas úteis inteligentes podem transportar conjuntos de sensores ópticos, térmicos, LiDAR ou multissensores, mantendo uma linha de visão estável mesmo quando o robô se desloca em terrenos irregulares. Robô quadrúpede com um sistema de gimbal acoplado à cabeça, caminhando em uma trajetória predefinida para observar continuamente um objeto em movimento Este é, na verdade, um desafio de seis graus de liberdade (6 DoF). Teoricamente, pode-se imaginar que não seja tão fácil de resolver, mas, na realidade, é bastante simples obter resultados impressionantes no ambiente Simcenter Amesim. De fato, todos os subsistemas e toda a física podem ser combinados com poucos cliques, enquanto o solver inteligente computa todas as equações instantaneamente, desde dinâmicas lentas até transientes muito rápidos ou fenômenos de alta frequência. Essa abordagem bem-sucedida pode ser conduzida incluindo toda a física detalhada, desde atritos mecânicos, histerese, folgas, vazamentos, etc. O robô quadrúpede experimenta constantemente movimentos corporais causados ​​pela locomoção, irregularidades do terreno, aceleração e manobras de giro. Ao mesmo tempo, o conjunto de sensores embarcado precisa rastrear e observar continuamente um ponto de interesse em movimento dentro de um ambiente dinâmico. O desafio aqui é garantir que o conjunto de sensores permaneça apontado com precisão enquanto o próprio robô estiver em movimento. O desenvolvimento de um sistema integrado como esse exige a compreensão da interação entre mobilidade, sensoriamento e controle. A simulação ajuda a identificar se as limitações de desempenho têm origem na plataforma do robô, na mecânica do gimbal, na estratégia de controle ou na arquitetura dos sensores. Validação virtual do desempenho de rastreamento Um gêmeo digital permite que os engenheiros avaliem milhares de cenários de rastreamento antes do início dos testes de hardware. Os cenários possíveis incluem: Observação de objetos em movimento a velocidades variáveis Mudanças rápidas de direção ou altitude Operações em terreno acidentado Vibrações induzidas por marchas de trote ou caminhada Perda temporária da linha de visão Centenas de cenários virtuais são investigados com validação virtual Ao combinar a dinâmica de robôs, a mecânica de gimbals e os algoritmos de controle em um único ambiente de simulação, as equipes podem avaliar a eficácia geral da missão, em vez de otimizar componentes individuais isoladamente. A vantagem estratégica da robótica orientada por simulação À medida que as empresas industriais expandem o uso de sistemas autônomos, as expectativas em relação à confiabilidade, autonomia e eficiência continuam a aumentar. Organizações que desenvolvem robôs-cães, hexápodes e futuras gerações de robôs autônomos de inspeção precisam de ferramentas de engenharia capazes de gerenciar essa crescente complexidade. Ao validar o desempenho virtualmente antes da implementação do hardware, as empresas de robótica podem reduzir o risco de desenvolvimento, acelerar os ciclos de inovação e lançar plataformas robóticas mais capazes no mercado mais rapidamente. Pode-se, por exemplo, considerar o desenvolvimento de controles avançados para robôs bípedes, cujo desafio é garantir o equilíbrio adequado enquanto os efeitos da atuação e a dinâmica corporal impactam seu movimento, dependendo da velocidade (lenta ou rápida). Trata-se de encontrar a lógica de controle correta para garantir seu equilíbrio em todos os momentos. E, de forma contra-intuitiva, descobre-se que as velocidades mais altas eram mais fáceis de controlar em comparação com os movimentos lentos, já que o momento de equilíbrio é reduzido. Robô bípede: um robô bípede correndo Com o Simcenter Amesim, as equipes de engenharia podem avaliar a locomoção, a atuação, os sistemas de energia, os controles, a autonomia e os fluxos de trabalho de IA do veículo em um único ambiente de simulação. É possível até mesmo conectar joysticks para pilotá-lo remotamente, graças aos recursos de simulação dinâmica em tempo real do painel de controle com entradas de controlador no Simcenter Amesim. Chegando até ao ponto de projetar renas robôs Vamos além e tornar a brincadeira ainda mais divertida. Que tal puxar o trenó do Papai Noel com renas robôs? É mais rápido e mais barato do que usar renas de verdade. Para melhorar a produtividade e o planejamento das entregas (fundamental para entregar milhares de presentes no prazo), o Papai Noel transformou seus alces e renas em versões robotizadas. Agora é muito mais eficiente: basta programar o trajeto e as renas robôs conduzem o trenó sozinhas até a localização GPS selecionada para entregar os presentes nos endereços certos. Papai Noel celebra o Natal com renas robôs no Simcenter Amesim, graças à sua biblioteca 3D Mechanical para simulação de múltiplos corpos A Boston Dynamics celebra o Natal colocando renas robóticas para puxar o trenó do Papai Noel Principais conclusões – Experimente inúmeros benefícios usando a simulação de sistemas Chegou a hora de concluir e resumir os benefícios de usar a simulação de sistemas no projeto de robôs caminhantes. O Simcenter Amesim permite que engenheiros avaliem sistemas robóticos completos por meio de simulação de sistemas multidomínio, ajudando as equipes a otimizar locomoção, atuação, sistemas de energia, software de controle e autonomia habilitada por IA antes da construção de protótipos físicos. Desde cães-robôs que inspecionam instalações industriais até robôs inspirados em insetos que exploram espaços confinados (biomimética), os robôs caminhantes estão transformando a forma como as indústrias operam. No entanto, alcançar o equilíbrio certo entre mobilidade, autonomia, eficiência energética, inteligência e confiabilidade exige uma abordagem de engenharia abrangente. Ao adotar metodologias de engenharia baseada em modelos e gêmeos digitais, as organizações podem acelerar a inovação, reduzir o risco de desenvolvimento e lançar plataformas robóticas mais capazes no mercado com maior rapidez. O futuro da robótica quadrúpede e multilegs será construído não apenas em laboratórios de hardware, mas primeiramente no mundo virtual, por meio de simulação de sistemas avançados. Para aproveitar o potencial da simulação de sistemas no desenvolvimento de robôs caminhantes e acelerar a validação de locomoção, atuação, controles e gerenciamento de energia, agende uma conversa com a CAEXPERTS. Nossa equipe pode apoiar a implementação e aplicação do Simcenter Amesim, conduzindo os primeiros projetos em colaboração com sua equipe para maximizar o retorno do investimento e ajudar sua empresa a extrair o máximo desempenho da ferramenta, obtendo resultados mais rápidos, precisos e confiáveis em seus projetos. WhatsApp: +55 (48) 98814-4798 E-mail: contato@caexperts.com.br

Neste estudo avaliamos o comportamento do resfriamento de um tanque com base nas disposições de entradas e saídas para o chiller. Pudemos observar tempo e homogeneidade de resfriamento, perfil de temperatura e efeitos de uma bomba de recirculação no equipamento. Em um estudo recente para a GreyLogix, a CAEXPERTS simulou modificações em um tanque de solução hidroalcoólica resfriada por chiller externo para investigar o aparente baixo desempenho do equipamento. Através da simulação, conseguimos identificar a origem do problema, propor e avaliar diversas alternativas de solução e seus respectivos desempenho. O problema: hipóteses e diagnóstico O sistema é um tanque vertical de 3.500 L com fundo cônico que armazena a solução; uma bomba retira líquido por um bocal lateral, envia ao chiller e devolve mais frio pelo fundo. A meta de processo é manter a solução próxima à -5ºC. A hipótese inicial da equipe foi de que, como as entradas e saídas do chiller estavam próximas entre si, poderia haver recirculação de fluido, de forma que apenas uma pequena porção do fluido participava efetivamente da troca térmica. Um estudo preliminar caracterizou o que acontecia na prática e descartou essa hipótese. O fluido frio, mais denso, afundava e se acumulava no fundo, enquanto uma camada quente estagnada permanecia no topo, ocasionando um fenômeno chamado de warm lid. Disso, decorrem duas consequências operacionais: O resfriamento ficava lento e desigual. O sensor de saída enganava o operador. Ele lia frio, porque estava exatamente onde o frio se acumulava, enquanto boa parte do volume continuava quente. Um instrumento que mede corretamente a variável errada é pior que um instrumento descalibrado, pois leva decisões erradas para o restante do processo. Nos vídeos acima, observamos uma simulação do chiller em seu estado original. É possível observar que não há recirculação, mas uma estratificação do fluido hidroalcóolico. Aqui já há o primeiro ganho com simulação. Algo que podemos visualizar facilmente no vídeo, precisaria de uma intervenção intrusiva no equipamento para ser medida em campo. Com base nisso, foram levantadas possibilidades de melhoria para evitar a estratificação. Uma alternativa consiste em elevar a sucção do chiller de 0,85 m para 1,35 m. Outra possibilidade seria acrescentar uma bomba de recirculação para ajudar a homogeneizar a mistura. Antes de simular: construir a régua Antes de simular as alterações, montou-se um benchmark analítico. Com as paredes tratadas como adiabáticas (inox 304 com 100 mm de isolamento, o que mantém o ganho térmico pelo ambiente abaixo de 2% da capacidade do chiller) e com o retorno fixo em −5 °C, o balanço de energia mostra que a velocidade do resfriamento depende de uma única variável: a temperatura do líquido que chega à sucção do chiller. Num tanque perfeitamente misturado essa temperatura é a média do volume, e o resfriamento seria uma exponencial pura, com 99% concluído em cerca de 4.900 segundos. Esse é o benchmark do reator de mistura perfeita (CSTR), e é contra ele que os três casos foram medidos. Dois números confirmam a consistência do modelo: a carga térmica inicial prevista pelo balanço é de 113,5 kW, contra 115 kW medidos no CFD (1,4% de diferença); e a energia total a remover é de 119,5 MJ, idêntica nos três casos, porque todos partem de +5 °C, terminam em −5 °C e têm paredes adiabáticas. O que muda entre eles não é quanto calor sai é a frequência com o qual esse calor é removido do tanque. Configuração do Modelo Simulação transiente no Simcenter STAR-CCM+, passo de tempo de 1 s, monofásica, com empuxo governado pela dependência da densidade com a temperatura através de formulação termodinâmica de misturas (a solução hidroalcoólica é uma mistura de 30% de água e 70% de etanol em massa). Turbulência k-ε Realizable, paredes adiabáticas, condição inicial de +5 °C uniforme, chiller devolvendo a −5 °C com 12 m³/h. Três configurações foram simuladas: Caso Configuração Regime que emergiu Baseline sucção a 0,85 m (posição original) estratificação Sim 1 sucção a 1,35 m deslocamento Sim 2 sucção a 1,35 m + recirculação mistura Baseline Com a sucção a 0,85 m, o chiller re-aspira parte do líquido frio que ele mesmo acabou de injetar no fundo. O líquido percorre um caminho curto entre o retorno e a captação, e a camada quente do topo fica fora do alcance, ela só esfria por acúmulo, conforme a frente fria sobe lentamente. Em termos da equação: a temperatura de sucção fica abaixo da média do tanque, então a carga térmica do chiller despenca. Nessa configuração, a mistura chega à 99% de resfriamento em cerca de 7.500 s, aproximadamente 2 horas, 52% mais lento que a mistura perfeita. Este é o diagnóstico do problema original. Sim 1: elevação da sucção Elevando a sucção para 1,35 m, o frio denso entra pelo fundo e enche o tanque de baixo para cima. A sucção, agora mais alta, toca a camada quente do topo e a entrega ao chiller. Campo de velocidade e linhas de corrente, sem recirculação. O retorno frio entra pelo fundo e o escoamento sobe pela parede até a sucção, no alto — o caminho longo, que faz o chiller enxergar o líquido mais quente do tanque. Durante os primeiros 700 s, a temperatura lida na saída dos sensores se mantém em +5 °C enquanto a média do tanque já está caindo. A sucção está puxando líquido que ainda não foi resfriado. A estratificação cresce até um pico de deltaT de 9,6 °C entre topo e fundo. Quando a frente fria alcança a cota de 1,35 m, a temperatura de saída despenca, exatamente no pico do gradiente e a estratificação colapsa. Campo de temperatura, sem recirculação. A frente fria sobe do fundo como um pistão, consumindo a camada quente de baixo para cima. Repare que a interface se mantém nítida durante boa parte do transiente. Resultado: 3.040 s para resfriamento de 99%, cerca de 51 minutos, 38% mais rápido que a mistura perfeita. Nesse caso, a estratificação auxilia no funcionamento do chiller, pois, agora, como ele está puxando um líquido ainda não resfriado, ele consegue manter um diferencial de temperatura bem maior e operar com maior eficiência. Sim 2: adição de uma bomba de recirculação Acrescentando o circuito de recirculação, captação pelo dreno central no ápice do cone, retorno pela tampa, a estratificação desaparece. O gradiente entre topo e fundo vai essencialmente a zero. Do ponto de vista de uniformidade, é o melhor resultado possível, mantendo o tanque inteiro na mesma temperatura, em qualquer instante. Campo de temperatura, com recirculação. Compare com o vídeo anterior: não há frente nítida. O tanque resfria como um bloco, uniformemente — e mais devagar. Campo de velocidade, com recirculação. O segundo circuito injeta quantidade de movimento suficiente para quebrar a estratificação antes que ela se estabeleça. Resultado: 6.140 s para 99% de resfriamento, 1 h 42 min, 25% mais lento que a mistura perfeita, e o dobro do tempo do Sim 1. Por que a recirculação atrasa A taxa de resfriamento depende da diferença entre a temperatura de sucção e a de retorno. Estratificado (Sim 1): a sucção alta puxa o líquido mais quente do tanque, carga térmica máxima. Homogeneizado (Sim 2): a sucção passa a ver a média, carga térmica igual ao da mistura perfeita. A recirculação não remove calor, ela apenas redistribui. Ao destruir a estratificação, joga fora a vantagem do deslocamento e empurra o sistema de volta para o limite de mistura perfeita. Há ainda um detalhe que colocou o Sim 2 abaixo do teto da mistura perfeita, em vez de exatamente nele. O retorno da recirculação entra pela tampa e desce; a sucção do chiller está a 1,35 m, do mesmo lado do tanque e próxima em cota. Parte do fluido já resfriado volta à sucção antes de varrer o fundo, o que puxa a temperatura de sucção ligeiramente abaixo da média, e a carga térmica junto. A constante de tempo efetiva medida no CFD foi de 1.315 s, contra os 1.055 s do caso ideal. Resultados Sim 1 — só elevar a sucção Sim 2 — + recirculação Estratificação (ΔT topo–fundo) 9,6 °C, transitório ≈ 0 °C 99% resfriado 3.040 s (~51 min) 6.140 s (~1 h 42) Regime de escoamento deslocamento mistura A recomendação foi, portanto: Prioridade em tempo de batelada: elevar a sucção, sem recirculação. Resfria 2,5 vezes mais rápido que a configuração original. Prioridade em uniformidade térmica: acrescentar a recirculação, ao custo de dobrar o tempo. Em qualquer cenário, elevar a sucção de 0,85 m para 1,35 m é ganho garantido, resolve o problema que motivou o estudo. A recirculação é um nível adicional de uniformidade, e só se paga se o processo exigir ausência de gradiente. Conclusões Com o CFD quantificamos um trade-off que não estava disponível por intuição, por correlação de projeto nem por medição no equipamento existente. Com os números na mesa, a decisão deixa de ser técnica e passa a ser de processo, que é exatamente onde ela deve estar. Se sua empresa busca utilizar a simulação CFD para diagnosticar problemas, avaliar diferentes configurações e tomar decisões de projeto com mais segurança, agende uma reunião com a CAEXPERTS. Nossa equipe conta com engenheiros treinados e qualificados para suporte, implementação e aplicação das soluções Siemens, conduzindo os primeiros projetos em colaboração com sua equipe para maximizar o retorno do investimento, ajudar a extrair o máximo desempenho da ferramenta e obter resultados mais rápidos, precisos e confiáveis em seus projetos. WhatsApp: +55 (48) 98814-4798 E-mail: contato@caexperts.com.br

O alto grau de automatização das ferramentas da SIEMENS DIGITAL INDUSTRIES garantem que, mesmo enquanto a equipe de engenharia descansa, sua empresa continua gerando valor, produtos e soluções inovadoras. Projeto estrutural, térmico, acústico, elétrico e o que mais for necessário. HEEDS; CAD e CAE Topológico. Otimização de Projetos Na otimização, pode-se buscar valores minimizando/maximizando uma função matemática através da escolha sistemática dos valores que permite o comparativo entre diversas configurações e um estudo detalhado dos modelos em diferentes físicas. Contate um Especialista Continue projetando, mesmo no contraturno Projeto estrutural, térmico, acústico, elétrico e o que mais for necessário O alto grau de automatização das ferramentas da SIEMENS DIGITAL INDUSTRIES garantem que, mesmo enquanto a equipe de engenharia descansa, sua empresa continua gerando valor, produtos e soluções inovadoras. Essa característica garante que o time de engenharia possa dedicar seu tempo aos processos de inovação e desenvolvimento de produtos, enquanto o software se encarrega de testar as soluções, entregando a melhor opção possível. Os softwares de otimização da Siemens Digital Industries têm a capacidade de lidar com diversas físicas em conjunto, integrando rotinas de cálculos já validadas pelas empresas com as aplicações CAE mais conhecidas do mercado. Isto permite a integração completa de todo o ciclo produtivo e de projeto, integrando as áreas de engenharia, sendo possível otimizar produtos e projetos com foco em redução de custo de matéria-prima, tempo produtivo, eficiência e robustez do produto. Tudo isso no mesmo software , de maneira integrada e automatizada. HEEDS Software especializado em otimização, capaz de avaliar dados de diversas fontes em busca das melhores alternativas de projeto usando parâmetros de CAD/CAE. ⇐ Voltar para Disciplinas

O software Simcenter 3D para simulação estrutural oferece um conjunto de solvers estruturais de elementos finitos (FE). Simcenter Nastran; estruturas inovadoras; tecnologia síncrona; estática ou dinâmica, linear ou não linear, composta ou outra. simulações multidisciplinares; Simcenter 3D Simulação Estrutural O software Simcenter™ 3D para simulação estrutural oferece um conjunto de solvers estruturais de elementos finitos (FE) que fazem parte do portfólio Simcenter de ferramentas de simulação. Eles são usados por engenheiros em todos os setores como parte de seu processo de desenvolvimento de produtos para avaliar o desempenho estrutural de seus sistemas. Integrando o solver do Simcenter Nastran, as soluções estruturais do Simcenter 3D oferecem recursos escalonáveis, abertos e extensíveis para analistas gerais e avançados. Eles podem ser usados em laptops, estações de trabalho e servidores para resolver tudo, desde pequenos modelos até os maiores modelos industriais de última geração. O Simcenter Nastran está disponível com licenciamento empresarial, o que significa que pode ser usado independentemente das soluções pré/pós Simcenter e pode ser executado em sistemas operacionais Windows e Linux. Benefícios da solução Reduza o risco usando simulação para economizar tempo e custo Acelere a inovação com iterações rápidas Investigue o desempenho do produto virtualmente sob condições operacionais Co-simulação com Simcenter Nastran Uma plataforma para simulação multidisciplinar Reduza riscos e custos enquanto desenvolve estruturas inovadoras Investigue o desempenho do produto virtualmente em todas as condições operacionais possíveis, incluindo condições operacionais influenciadas termicamente Obtenha resultados de solução mais precisos do que a análise linear quando as suposições lineares padrão são inválidas Aumente a confiança nos projetos finais investigando virtualmente o desempenho do seu produto em todas as condições operacionais possíveis O software Simcenter 3D aborda a engenharia de produtos complexos, oferecendo melhorias significativas na eficiência da simulação. Com tecnologias de simulação 3D de capacidade avançada e uma poderosa tecnologia de preparação de modelos, o Simcenter 3D oferece novos métodos que aumentam o realismo e fornecem uma melhor percepção. A tecnologia síncrona no Simcenter 3D ajuda a reduzir o tempo gasto na abstração do modelo e edição de geometria. Malhas, cargas e condições de contorno estão todas associadas ao projeto básico, portanto, quando a topologia do projeto muda, você pode atualizar rapidamente os resultados da simulação. Os solvers e as ferramentas de análise fornecem toda a precisão e velocidade de que você precisa para obter informações oportunas orientadas por simulação. O Simcenter 3D inclui solvers que permitem que você mergulhe profundamente na física. Todo especialista em aplicação encontrará tecnologia de ponta que se adapta ao problema – estática ou dinâmica, linear ou não linear, composta ou outra, incluindo materiais dependentes da temperatura e cargas térmicas que atuam em uma estrutura. Além das soluções estruturais, o Simcenter Nastran também permite a co-simulação de física estrutural, térmica e de fluxo. Um ambiente multifísico dedicado permite definir a solução completa em um único modelo, tornando a co-simulação facilmente acessível a um amplo conjunto de usuários. A solução de simulação estrutural Simcenter 3D faz parte de um ambiente de simulação multidisciplinar maior e integrado com o Simcenter 3D Engineering Desktop no núcleo para pré/pós-processamento centralizado para todas as soluções Simcenter 3D. Esse ambiente integrado ajuda você a obter processos CAE mais rápidos e simplificar simulações multidisciplinares que integram simulação estrutural com outras disciplinas, como simulação térmica, dinâmica de fluidos, dinâmica multicorpos ou simulação eletromagnética. Aplicações da indústria O Simcenter Nastran ajuda fabricantes e fornecedores de engenharia em muitos setores com suas necessidades críticas de computação de engenharia para que possam produzir projetos seguros, confiáveis e otimizados em ciclos de projeto cada vez mais curtos. Fuselagem - Aeroespacial e defesa - Motores aeronáuticos Automotivo – Veículos terrestres Marinho Eletrônicos Bens de consumo Quadro do avião – Rigidez, durabilidade do quadro, frequência modal Asas – Rigidez, flambagem da pele, frequência modal Escotilha do avião - Vedações, resistência estrutural Pilões de avião, ailerons , estabilizadores – Rigidez, força Satélite – Estresse térmico e distorção, compostos, frequência modal Veículos lançadores – Estresse térmico, cargas de manobra, cargas de raquete de carga útil Estruturas de lançamento – Cargas de vento, cargas de lançamento Ventiladores de motores aerodinâmicos – Cargas rotativas, distorção, compostos Compressor de motores aerodinâmicos – Cargas rotativas, tensão e distorção térmica, vida, tensões de parafusos, simetria cíclica, simetria de eixos Turbinas de motores aeronáuticos - Cargas rotativas, estresse térmico e distorção, vida, fluência, simetria cíclica, simetria de eixos, modelagem de ruptura Carcaça de motores aeronáuticos – Cargas de rolamento, cargas de manobra Setores Corpo – Esmagamento do telhado, resistência do painel, rigidez, durabilidade do quadro Trem de força/linha de transmissão – Cargas de torque, estresse térmico e distorção Chassis - Cargas de dureza, deflexões de suspensão Veículos fora de estrada – Resistência, durabilidade, estruturas de proteção contra capotamento (ROPs), estabilidade Ferramentas de fabricação – Tensão térmica e distorção, frequência modal, tensões aparafusadas Estruturas de suporte - Estabilidade, estresse Navios cheios – Rigidez, deformação, força Cascos - Ruptura da pele Anteparas - Resistência estrutural Equipamento portátil – Simulação de queda, estresse de componente plástico Placas de circuito impresso (PCB) – Estresse térmico e distorção, força da junta de solda Caixas eletrônicas - Resistência do suporte, frequência modal Embalagem – Resistência, estabilidade, hiperelasticidade, fluência Módulos O software Simcenter 3D Structures é um ambiente de engenharia assistida por computador (CAE) 3D unificado, escalável, aberto e extensível para analistas de simulação. O Simcenter 3D Structures é um pacote que combina o Simcenter 3D Engineering Desktop, o ambiente Simcenter Nastran e o solver Simcenter Nastran Basic. Juntos, o Simcenter 3D Structures oferece a melhor modelagem de simulação da categoria com o poder de realizar análises estruturais básicas com um solver padrão do setor. O Simcenter 3D Engineering Desktop contido no Simcenter 3D Structures acelera o processo de simulação, ajudando você a construir com eficiência o modelo de simulação que você precisa a partir de geometria 3D mais rápido do que os pré-processadores CAE tradicionais. O solver Simcenter Nastran integrado no Simcenter 3D Structures permite que você envie modelos de análise perfeitamente para análises estáticas lineares, modos normais, flambagem e transferência de calor básica. O Simcenter 3D Structures também forma a base sobre a qual você pode adicionar soluções adicionais para análises dinâmicas estruturais, não lineares em várias etapas, térmicas, de fluxo, acústicas, de movimento, otimização e multifísicas, tudo em um único ambiente. O Simcenter Nastran permite que você inicie a simulação digital em seu processo de desenvolvimento de produtos, fornecendo acesso a uma ampla biblioteca de tipos de elementos finitos e modelos de materiais, manipulando casos de carga de forma robusta e fornecendo várias sequências de soluções eficientes para análises em modelos de tamanho ilimitado. Você também pode realizar estudos de sensibilidade com base nesses tipos de análise. A licença básica do Simcenter Nastran vem com um conjunto básico completo de recursos estruturais como ponto de entrada para o Simcenter Nastran. Ele também vem com um solver básico de transferência de calor e as temperaturas resultantes podem ser usadas como cargas em uma solução estrutural. O Simcenter Nastran Multistep Nonlinear é uma solução avançada que fornece recursos abrangentes para não lineares geométricos, contato, plasticidade, fluência, hiperelasticidade e outros comportamentos de materiais. A solução de várias etapas permite que os usuários configurem subcasos sequenciais para modos de pré-carga, estática não linear, transiente não linear, modal, flambagem, pós-flambagem e harmônico. Este é um produto complementar a uma licença básica que oferece duas opções de solução não linear: solução Simcenter Nastran SOL 401 e SOL 402. Ambas são adequadas para uma ampla variedade de problemas não lineares, mas cada uma também possui recursos exclusivos. O Simcenter Nastran DMP é um módulo complementar ao Simcenter Nastran Basic. Ele permite o processamento paralelo usando memória distribuída. É uma abordagem eficiente para resolver grandes modelos e pode ser usada em estações de trabalho com multiprocessadores usando Windows. As soluções DMP estão disponíveis para soluções estáticas (SOL 101), soluções modais de autovalor (SOL 103), soluções modais de resposta dinâmica (SOL 111 e 112), soluções de frequência direta (SOL 108) e soluções não lineares (SOL 401 e SOL 402). O DMP também pode ser usado em combinação com o SMP, que vem como parte do Simcenter Nastran Basic. Benefícios do módulo: Acelere os processos de simulação em até 70 por cento Realize análises estruturais precisas e confiáveis com o solver Simcenter Nastran Basic integrado Aumente a qualidade do produto simulando rapidamente estudos de compensação de design Reduza os custos gerais de desenvolvimento de produtos, reduzindo pedidos de alteração de projeto caros e tardios Gerencie com eficiência modelos de análise grandes e complexos Capture e automatize as melhores práticas e processos comumente usados Adicione facilmente recursos de simulação multidisciplinar à medida que suas necessidades de análise crescem Características principais: Pacote de software completo com o Simcenter 3D Engineering Desktop para pré/pós junto com o Simcenter Nastran Basic para análise estrutural O NX é um kernel de geometria líder que é usado como parte do Simcenter 3D para fornecer edição e abstração de geometria rápida Ferramentas de malha abrangentes combinadas com gerenciamento eficiente de montagem FE Imerge engenheiros no ambiente Simcenter Nastran usando terminologia familiar e amplo suporte de elementos e entidades específicos do produto Simule análises estruturais para estática linear, modos normais, flambagem e transferência de calor usando o confiável solver Simcenter Nastran Benefícios do módulo: Reduza o risco usando a simulação para economizar tempo e custo em comparação com os ciclos de teste físico Acelere a inovação com iteração rápida e vários estudos hipotéticos Investigue o desempenho do produto virtualmente sob todas as condições operacionais possíveis, incluindo condições operacionais influenciadas termicamente Características principais: Estática linear, modos normais, flambagem Sensibilidade do projeto Básico não linear Compósitos Processamento paralelo de memória compartilhada (SMP) Além do conjunto básico de recursos, os usuários podem adicionar recursos estruturais mais avançados, incluindo: Multipasso não linear (estático, transitório) Processamento paralelo de memória distribuída (DMP) Dinâmica linear (transitória, frequência, aleatória) Dinâmica do rotor Otimização de design e topologia Aeroelástico Vibroacústico Benefícios do módulo: Use os mesmos modelos já construídos e analisados linearmente com o Simcenter Nastran Basic Aumente a confiança nos projetos finais investigando virtualmente o desempenho do seu produto em todas as condições operacionais possíveis Obtenha resultados de solução mais precisos do que a análise linear quando as suposições lineares padrão não são válidas Características principais: Análise estática/dinâmica de modelos, incluindo comportamentos não lineares materiais e geométricos Solver de várias etapas permitindo os seguintes tipos de análise em diferentes etapas: modos estático, dinâmico, pré-carga, modal, flambagem, simetria cíclica, modos harmônicos de Fourier Material não linear: modelos de hiperelasticidade (Mooney-Rivlin, Ogden, hiperespuma, efeito Mullins, amortecimento com série Prony), elastoplástico (critério de escoamento de Von Mises, endurecimento isotrópico, endurecimento cinemático, endurecimento misto), elastoplástico térmico, fluência, fluência combinada e elastoplástico Geométrico não linear: grandes deformações, grande deformação, análise de snap-through (pós-flambagem), forças de seguidor Contato: contato de face de elemento sólido e concha, contato de borda para modelagem axissimétrica, contato de um e dois lados, autocontato, vários modelos de fricção, contato amarrado, deslocamentos de superfície de contato, elementos de folga, ativação/desativação de contato por subcaixa, pressões de contato e resultados de força, separação de contato e resultados de deslizamento Benefícios do módulo: Mais núcleos fornecem soluções mais rápidas Permite resolver grandes modelos que não são possíveis de resolver em uma única unidade central de processamento (CPU) ___________________________________________________________________________ Simcenter Nastran ___________________________________________________________________________ Simcenter Nastran Multistep Nonlinear ___________________________________________________________________________ Simcenter Nastran DMP ___________________________________________________________________________ Simcenter 3D Structures ⇐ Voltar para o Simcenter

A CAEXPERTS reúne uma equipe experiente e multidisciplinar de especialistas em CAE, para entregar engenharia avançada em diferentes escalas e níveis de complexidade. capital humano; alto desempenho; retorno de investimento; solução de desafios industriais por meio da digitalização e conhecimentos de engenharia. Quem Somos A CAEXPERTS reúne uma equipe experiente e multidisciplinar de especialistas em CAE, preparada para entregar engenharia avançada em diferentes escalas e níveis de complexidade . Além do capital humano, utilizamos recursos de hardware e software de alto desempenho escaláveis na nuvem, permitindo a entrega de soluções de alto valor agregado específicas para os desafios tecnológicos de nossos clientes, na velocidade que a indústria exige , adequando aos projetos um cuidado especial com retorno de investimento . Conheça os nossos Serviços Nossa missão A CAEXPERTS é uma empresa que possui foco na solução de desafios industriais por meio da digitalização e conhecimentos de engenharia. Atuamos com implementação de tecnologia para design e simulação de produtos e processos, além de consultorias especializadas de modo a proporcionar a solução para: aumento de competitividade; inovação no desenvolvimento de produtos e processos; soluções para problemas complexos; desenvolvimento de projetos para a indústria – diferenciando-se no mercado por realizar engenharia de ponta, apresentar soluções assertivas, e de alto retorno do investimento. Nossos valores Responsabilidade Organização Honestidade Crescimento contínuo Qualidade Inovação