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A Becker Marine ajuda os proprietários de navios a obter até 6% de economia anual de combustível usando o Simcenter STAR-CCM+. Becker Marine Systems A Becker Marine Systems é líder de mercado em lemes de alto desempenho, soluções de manobra e dispositivos de economia de energia (ESD – Energy Saving Devices) para todos os tipos e tamanhos de embarcações, incluindo iates, porta-contêineres e grandes navios de cruzeiro. Com sede em Hamburgo, Alemanha, a empresa emprega mais de 200 especialistas em todo o mundo em escritórios localizados na Alemanha, China, Cingapura, Coréia, Noruega e Estados Unidos. http://www.becker-marine-systems.com Sede: Hamburgo, Alemanha Produtos: Produtos Simcenter, Simcenter STAR-CCM+ Setor industrial: Marinho A partir do momento em que recebemos um novo pedido, normalmente temos seis semanas para encontrar a economia de energia necessária. Esta é uma escala de tempo estrita, pois o espaço do tanque de reboque é reservado com bastante antecedência e não pode ser movido. Steve Leonard, Chefe de CFD e Pesquisa e Desenvolvimento IBMV/Becker Marine Dispositivos de economia de energia na indústria naval A eficiência energética é uma preocupação importante para construtores e operadores de navios. A indústria naval busca reduzir os custos operacionais das embarcações e atender aos regulamentos de emissões de CO₂ e NOₓ. Embora designs de casco modernos e aerodinâmicos possam ajudar na economia de combustível em novos projetos, a maioria dos navios em operação são mais antigos e não contam com essas vantagens. Para enfrentar esse desafio, as empresas utilizam dispositivos personalizados de economia de energia (Energy Saving Devices – ESDs) em suas embarcações antigas. Esses dispositivos são posicionados perto da hélice e podem melhorar o desempenho da propulsão, inclusive em projetos de casco mais recentes. Para entender o potencial de economia, uma embarcação listada com uma tonelagem de peso morto (DWT) de 55.000 usará cerca de 160 toneladas de combustível por dia em velocidade normal de cruzeiro. Ao longo de um ano, uma melhoria de 5% no consumo de combustível economizaria mais de 2.000 toneladas de combustível e resultaria em economia de custos de aproximadamente US$ 500.000, portanto é fácil entender por que as empresas marítimas estão ansiosas para aplicar medidas que melhorem a eficiência energética. O Becker Mewis Duct® para maior eficiência hidrodinâmica Um ESD amplamente utilizado é o Becker Mewis Duct®, desenvolvido para navios mais lentos de forma completa. Distribuído pela Becker Marine Systems GmbH & Co. KG, esse dispositivo oferece economia de combustível em uma determinada velocidade ou permite que a embarcação viaje mais rápido com a mesma potência. O Becker Mewis Duct consiste em um ESD com aletas angulares integradas, que produzem um impulso para a frente, endireitam e aceleram o fluxo de água na hélice. Essas aletas reduzem as perdas no fluxo de ar da hélice, resultando em maior impulso propulsivo. Para obter os melhores resultados, as propriedades do duto e o design das aletas são otimizados para cada forma de casco, aproveitando a energia da camada limite de fricção do casco para melhorar a eficiência hidrodinâmica geral da embarcação. A economia de energia proporcionada pelo Becker Mewis Duct depende do coeficiente casco-bloco e da carga de empuxo da hélice. Em média, a economia de combustível pode variar de 3% para navios polivalentes a até 8% para petroleiros e graneleiros. Quando combinado com um leme Becker, essa economia pode chegar a até 8% para navios em geral. Além disso, o uso de um ESD como o Becker Mewis Duct pode reduzir as emissões de NOₓ e CO₂, independentemente do calado e da velocidade do navio. Usando o Simcenter STAR-CCM+ para projetar o Duto Becker Mewis A IBMV Maritime Innovationsgesellschaft mbH (IBMV), subsidiária da Becker Marine, desenvolve soluções tecnológicas inovadoras para o mercado marítimo. A equipe liderada por Steve Leonard, chefe de CFD e pesquisa e desenvolvimento da IBMV, utilizou o software Simcenter STAR-CCM+® para projetar o Becker Mewis Duct. O uso do Simcenter STAR-CCM+ permitiu à equipe descobrir designs melhores de forma mais rápida. O Duto Becker Mewis foi introduzido no mercado em 2008 e a primeira instalação em grande escala ocorreu em 2009. A economia de energia estimada para essa embarcação foi de aproximadamente 6%. “O sucesso do Duto Becker Mewis depende muito do processo Simcenter STAR-CCM+ CFD que usamos para definir o ESD”, diz Leonard. “Sem simulações CFD precisas, não podemos ajustar cada ESD às condições de fluxo específicas de um casco específico. Para cada cenário, usamos o STAR-CCM+ para ajustar cuidadosamente mais de 40 parâmetros de projeto para criar um ESD exclusivo. Embora existam semelhanças, a conduta que desenhamos para cada embarcação é absolutamente única. Não há dois ESDs iguais.” A indústria naval é conhecida por sua abordagem conservadora, onde os testes de autopropulsão são usados como referência para avaliar o desempenho das embarcações. Apesar disso, a equipe da IBMV realiza intensivos cálculos de dinâmica de fluidos computacional (CFD) para projetar e ajustar o Duto Becker Mewis específico de cada embarcação. Esses esforços são voltados para garantir a eficiência energética e minimizar o consumo de combustível durante os testes de modelo. A maioria dos cálculos de CFD é realizada em escala de modelo, mas a equipe da IBMV também executa cálculos finais em escala real para garantir a precisão e o desempenho de cavitação do projeto. Embora um processo de otimização automatizado pareça adequado, não é viável para o Duto Becker Mewis devido à complexidade do fluxo ao redor do duto, que não pode ser reduzida a parâmetros numéricos simples. Portanto, uma equipe de especialistas inspeciona visualmente os dados gerados pelo Simcenter STAR-CCM+ para identificar características adversas e sugerir melhorias para as próximas iterações do projeto. A experiência acumulada ao longo dos estudos anteriores permitiu à equipe da IBMV definir um projeto inicial que serve como base para melhorias futuras, buscando a economia de energia ideal em cerca de 10 iterações de projeto. Essa abordagem resulta em cascos bem projetados, reduzindo o desperdício de energia e proporcionando oportunidades significativas de economia de combustível por meio do Duto Becker Mewis. Leonard lembra de um projeto em particular em que a primeira iteração do projeto alcançou a economia de energia necessária, uma vitória para a IBMV. Conclusão A IBMV entregou mais de 1.000 Dutos Becker Mewis, demonstrando claramente o valor da simulação de engenharia, em particular CFD, no processo de projeto marítimo. O uso do CFD pode ajudar as empresas a tomar decisões, ao mesmo tempo em que fornece um fluxo constante de dados para ajudar os construtores navais a melhorar o desempenho das embarcações no mundo real. Sem a exploração intensiva do projeto conduzida por engenheiros experientes usando o Simcenter STAR-CCM+, seria impossível para a Becker Marine fornecer dispositivos de economia de energia bem ajustados que oferecem desempenho garantido enquanto cumprem um cronograma estritamente controlado. Ao usar os dutos Becker Mewis, os clientes perceberam milhões de dólares em economia de combustível. O ESD também desempenhou um papel significativo na redução das emissões nocivas de CO₂ e NOₓ na indústria naval como um todo. Por exemplo, quando um Becker Mewis Duct foi desenvolvido para o AS Valeria, um graneleiro que pesa 57.000 DTW, a equipe do IBMV usou os recursos de simulação do Simcenter STAR-CCM+ para prever economias de combustível de 5%, o que foi confirmado em testes no mar; e usaram recursos adicionais de CFD para ajudar a alcançar uma redução de 1.002 toneladas de CO₂ por ano. Para cada cenário, usamos o Simcenter STAR-CCM+ para ajustar cuidadosamente mais de 40 parâmetros de projeto para criar um ESD exclusivo. Steve Leonard, Chefe de CFD e Pesquisa e Desenvolvimento IBMV/Becker Marine Quer saber mais do Simcenter STAR-CCM+? Clique aqui! Ainda está em dúvida se o Simcenter STAR-CCM+ é a ferramenta ideal para o seu projeto? Não se preocupe, estamos aqui para ajudar! Clique no botão abaixo e agende uma reunião gratuita conosco. Analisaremos cuidadosamente o seu caso e apresentaremos a melhor opção para garantir o sucesso do seu projeto. 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Integração total de resistência e fadiga com elementos finitos Reduzindo a carga sobre os especialistas em durabilidade Analisar força e fadiga pode ser complexo, mas agora existem ferramentas que podem facilitar esse processo. É possível instalar diversos workflows para diferentes grupos e aplicativos, começando pelos modelos existentes no Simcenter 3D, que abrangem diferentes metodologias de resistência e fadiga. Esses modelos são amplamente utilizados atualmente. No entanto, é importante notar que sempre há espaço para melhorias. Caso alguns usuários da sua empresa tenham fornecido feedback afirmando que os workflows estão funcionando bem e produzindo os resultados necessários, porém a ferramenta Simcenter Specialist Durability parece ser voltada apenas para especialistas, isso indica que ela não está sendo aproveitada ao máximo. Muitos colegas só a utilizam quando precisam assinar seus projetos. Você sabe que a ferramenta é útil quando se olha para os resultados de tensão, pois adiciona a influência da resistência do material ao resultado da tensão e fornece imediatamente um resultado significativo, ou seja, o grau de utilização que o projeto atual possui. Fique por dentro A nova ferramenta da SIEMENS é chamada de The Strength and Durability Wizard. Ela é uma ferramenta que se conecta automaticamente aos resultados de elementos finitos existentes e pré-seleciona a solução ativa quando há várias opções. Além disso, a ferramenta também pré-seleciona o tipo de carga com base na solução, ou seja, qual tipo de ciclo de carga deve ser analisado: carga de bloco para resultados lineares únicos ou uma série transitória de resultados para resultados não lineares. Com essas pré-seleções, você geralmente só precisa verificar essa etapa. As dicas de ferramentas em cada etapa oferecem suporte direto ao seu workflow. No Simcenter 3D, você encontrará as pré-seleções do assistente de força e fadiga. Na segunda etapa, você pode escolher o tipo de análise: resistência, vida útil ou vida útil de tensão. Aqui também é usada a pré-seleção para preparar os parâmetros do método. Em seguida, você pode verificar o material ou estimar os parâmetros de fadiga. Tudo o que é exigido de você é pressionar o botão "solve" para disponibilizar o pós-processamento na mesma página. No final, você verá que pode reduzir suas descrições de workflow a alguns cliques do mouse e estará confiante de que até mesmo usuários não regulares se sentirão confortáveis ​​com o workflow. Recursos úteis A ferramenta é totalmente integrada à ferramenta Simcenter Specialist Durability. Isso significa que uma solução de durabilidade é criada no arquivo de simulação assim que uma análise com o assistente é criada e executada. Isso agora pode ser editado pelo Assistente e pela ferramenta de durabilidade total. Portanto, podemos facilmente aprimorar uma análise de resistência para uma análise de fadiga usando o assistente. O Simcenter não apenas lembra que uma determinada solução foi criada pelo assistente para que você possa editá-la com o assistente, mas também as soluções clonadas herdam essa propriedade. Assim, com apenas alguns cliques, que são principalmente para alterar o tipo de análise e iniciar a resolução novamente. Podemos obter todos os resultados e analisar o comportamento da fadiga. Podemos até usar nossos modelos internos de pós-processamento automaticamente. E como o assistente está totalmente integrado ao ambiente de durabilidade total, também podemos começar com uma análise baseada em assistente e adicionar todos os recursos que a ferramenta de durabilidade oferece. Tudo isso poupará muito tempo ao criar novos modelos e workflows. E para aqueles que se orgulham dos relatórios que fornecem, ficarão satisfeitos em saber que os resultados produzidos estão no mesmo formato dos resultados de durabilidade. Isso significa que agora você pode usar o conjunto completo de ferramentas de pós-processamento. Além disso, uma imagem criada no assistente é criada automaticamente no cenário de pós-processamento. Mais usabilidade também para a ferramenta especializada Especialistas em resistência e durabilidade identificarão uma série de melhorias menores, porém benéficas. Ao explorar o software, você descobre os novos modelos que permitem selecionar os resultados das funções mais úteis. Essa funcionalidade se assemelha à definição e seleção de modelos de análise, sendo extremamente útil para suas tarefas diárias. Os modelos predefinidos reduzem a necessidade de cliques adicionais e encurtam seus workflows com diferentes grupos de trabalho. Quer saber mais sobre o Simcenter 3D? Clique aqui! Agende agora sua reunião para ficar por dentro da versão mais recente do Simcenter 3D!

Neste blog post, apresentamos um notável estudo de caso realizado pela Celera, uma empresa de alta tecnologia especializada em soluções de gerenciamento térmico para dispositivos e componentes eletrônicos. O caso se concentra no uso da tecnologia Simcenter FLOEFD para simular com precisão a temperatura e o fluxo de calor em iluminação LED de alta potência. Reproduzimos o resumo executivo e as principais descobertas do caso original escrito por Norbert Arthur Frauz, coordenador de engenharia da Celera. O estudo mostra a experiência da Celera em alavancar ferramentas avançadas de simulação e medições precisas para fornecer serviços inovadores de consultoria em gerenciamento térmico para vários setores industriais. Celera: A Celera é uma empresa líder em alta tecnologia especializada no fornecimento de soluções de gerenciamento térmico para dispositivos e componentes eletrônicos em vários setores. Ao utilizar tecnologias avançadas, como o software Simcenter FLOEFD, a Celera simula com precisão a distribuição de temperatura e o fluxo de calor, permitindo a identificação de possíveis problemas e o desenvolvimento de soluções eficazes. Com foco na satisfação do cliente, a Celera oferece suporte técnico especializado e produtos de alta qualidade para empresas renomadas em todo o mundo. Sobre o autor: Norbert Arthur Frauz é o Coordenador de Engenharia da Celera. É Engenheiro de Controle e Automação, especializado em Fluidos e Termodinâmica. Norbert é responsável pela coordenação de projetos técnicos e de inovação, com amplo conhecimento em simulações CFD aplicadas a semicondutores e luminárias LED de alta potência, com foco na dissipação de calor por convecção natural. Simulações Térmicas na Indústria de Iluminação LED Simulando além das propriedades térmicas – propriedades de materiais e calibração de semicondutores Sumário executivo A Celera usa a tecnologia Simcenter FLOEFD para simular com precisão a temperatura na junção do LED e o calor espalhado pelos componentes que compõem a luminária. A empresa também utiliza equipamentos avançados de caracterização, Simcenter T3STER e TerraLed, para melhorar a precisão das simulações CFD de componentes eletrônicos. Essas ferramentas permitem que a Celera ofereça serviços de consultoria em gestão térmica de alta tecnologia para diversos setores industriais, fornecendo suporte técnico especializado e produtos de alta qualidade Introducão Na Celera, nós fornecemos soluções de gerenciamento térmico para várias indústrias, incluindo iluminação LED de alta potência. Celera A Celera é uma empresa de alta tecnologia que fornece soluções de gerenciamento térmico para dispositivos e componentes eletrônicos em vários setores, incluindo o setor de iluminação LED de alta potência. Usando tecnologia avançada, como o software Simcenter FLOEFD, a Celera é capaz de simular com precisão a temperatura e o fluxo de calor em componentes eletrônicos, permitindo identificar problemas e fornecer soluções eficazes para garantir desempenho e durabilidade ideais desses componentes. A empresa atende diversas empresas líderes em seus respectivos setores em diversos países, oferecendo suporte técnico especializado e produtos de qualidade acima da média do mercado. LEDs de Alta Potência Utilizando o software FLOEFD em conjunto com a precisão dos resultados medidos pelo Celera, conseguimos identificar um problema em uma luminária de LED para horticultura que estava causando a queima da lente de policarbonato. Por meio de simulações de dinâmica de fluidos e térmicas realizadas com FLOEFD e medições precisas usando equipamentos T3ster e TerraLed, conseguimos entender o comportamento da luminária LED e identificar a causa raiz do problema. Simulações, resultados e ferramentas Inicialmente, pensou-se que o problema estava relacionado ao excesso de calor gerado pelos LEDs. No entanto, após caracterizar os LEDs no equipamento, configurar a luminária no software CFD (digital twin) e analisar os resultados da simulação, identificou-se que a causa da queima da lente foi o efeito cascata ocorrido devido à absorção de uma porção do espectro azul emitido pelos LEDs pela lente de policarbonato. Isso levou a um processo de degradação, que diminuiu sua transparência e, consequentemente, mais energia térmica foi absorvida do feixe de luz, levando à carbonização da lente e consequente queima dos LEDs. Por meio dessa simulação detalhada, que levou em consideração não apenas aspectos elétricos, mas também propriedades do material e propriedades fotométricas, foi possível identificar o real problema e encontrar uma solução para melhorar a luminária LED, evitando assim perdas e insatisfação do cliente. Nosso cliente (Audax) nos enviou algumas luminárias para podermos medir a temperatura na junção dos LEDs após a estabilização térmica. Essas luminárias passaram por testes, e cada um dos LEDs azul, branco e vermelho foi monitorado individualmente para que se conhecessem suas temperaturas máximas, conforme a foto. Adicionalmente, cada tipo de LED foi testado na esfera integradora TerraLed para determinar sua eficiência luminosa, geração de calor e resistência de junção até a base da placa de circuito impresso. Nessas medições iniciais, já notamos que as temperaturas de junção não eram muito altas e por si só não levariam ao derretimento das lentes. Com esses dados obtidos de medições empíricas de laboratório, caracterizamos a simulação FLOEFD. Ao analisar os resultados da simulação, constatou-se que a simulação representava fielmente o funcionamento real da luminária e as temperaturas na luminária estavam em uma faixa operacional segura. Entramos em contato com o fabricante das lentes de policarbonato para obter mais informações sobre as propriedades de absorção das lentes. Com essas novas curvas, caracterizamos o material no software e configuramos os comprimentos de onda emitidos por cada um dos LEDs e simulamos novamente. Desta vez, o resultado foi totalmente diferente, e já durante a estabilização da simulação, o software nos informou que a lente estava derretendo. Ao analisar os resultados, vimos que a lente foi submetida a temperaturas muito mais altas do que poderia suportar, mas não a partir da base dos LEDs, mas sim absorvida pelo feixe de luz. Fatores que afetam a análise As análises realizadas com o FLOEFD levam em consideração vários fatores, incluindo geometria do produto, condições operacionais, materiais e propriedades térmicas. Esses fatores afetam diretamente as condições de fluxo e transferência de calor, que podem ser analisadas com o FLOEFD. Por exemplo, em uma análise de luminárias, a geometria e os materiais da luminária podem afetar a distribuição de temperatura e a condensação/formação de gelo. As condições de operação, como temperatura ambiente e potência da luminária, também afetam diretamente esses resultados. Resultado e objetivos da análise Os resultados das análises realizadas com o FLOEFD incluem informações detalhadas sobre o desempenho do produto, incluindo fluxo, temperatura e transferência de calor. Esses resultados podem ser usados para otimizar o projeto do produto, melhorar a eficiência energética e garantir que o produto atenda aos requisitos regulamentares e de segurança. Os objetivos das análises incluem reduzir o tempo de desenvolvimento do produto, melhorar a qualidade do produto e reduzir os custos de prototipagem e teste. Além disso, as análises realizadas com o FLOEFD ajudam a aumentar a confiança no projeto do produto, reduzindo o risco de falhas e problemas de desempenho. Conclusão Utilizamos as ferramentas FLOEFD há vários anos e sua importância para ajudar nossos clientes a desenvolver projetos melhores e mais rápidos continua crescendo. No caso citado acima, ao utilizar essas soluções em conjunto, conseguimos identificar um problema bem específico que provavelmente não teria sido encontrado de outra forma. Com base nesses dados, a Celera conseguiu ajudar o cliente a desenvolver soluções mais eficientes e seguras, como a substituição do material da lente e a adição de uma manta de grafite para melhorar o contato térmico entre a placa de circuito impresso e o dissipador de calor. Estas soluções permitiram reduzir significativamente o risco de falha prematura do LED, garantindo maior durabilidade e fiabilidade do produto final. Além disso, o uso do FLOEFD também possibilitou uma melhora significativa na eficiência luminosa das luminárias LED. Com os resultados obtidos nas simulações, a Celera conseguiu otimizar o projeto do sistema óptico das luminárias, aumentando a intensidade da luz emitida e reduzindo a perda de luz. Essa melhoria resultou em maior eficiência energética das luminárias, proporcionando economia de energia para os usuários finais. Em resumo, os estudos realizados com a FLOEFD permitiram à CELERA desenvolver produtos mais eficientes, seguros e confiáveis, agregando valor aos seus clientes e ao mercado. Sobre o autor Norbert Arthur Frauz. Coordenador de Engenharia da Celera, Engenheiro de Controle e Automação, Especialista em Fluidos e Termodinâmica, Coordenador de Projetos Técnicos e de Inovação, com amplo conhecimento em simulações CFD aplicadas a semicondutores e luminárias LED de alta potência e com dissipação por convecção natural. Referências: CELERA Fibras “http://www.celerafibras.com.br/", Campinas SP Brazil, 2023. ASTM International "ASTM D5470-12, Standard test method for thermal transmission properties of thin thermally conductive solid" Philadelphia PA USA, 2012. Clemens J. M. Lasance and András Poppe, "Thermal Management for LED Applications" Springer, New York NY USA, 2014. Frank Incropera and David DeWitt, "Fundamentals of Heat and Mass Transfer", 4th Edition, Wiley, New York NY USA, 1996. Cadastre-se abaixo para ter acesso a nossa newsletter e receba o PDF do case (em inglês). Gostou e quer saber mais sobre o assunto? Certifique-se de verificar nosso material completo no Simcenter FLOEFD. 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Abordagem baseada em testes Três razões pelas quais uma abordagem de design "para/arranca" está retardando sua equipe de design: Abordagens de construção e teste consomem tempo e são custosas Acesso limitado às ferramentas e dados para realizar uma análise precisa da causa raiz Encontrar, confiar e compartilhar informações de design é desafiador Oferecer aos designers as ferramentas de simulação corretas lhes permite projetar, verificar e produzir consistentemente produtos inovadores com as características e funções que seus clientes demandam. Saiba mais sobre uma abordagem multidisciplinar para o design. Os fabricantes de eletrônicos constantemente equilibram a antecipação das necessidades dos clientes, a adaptação às novas inovações de produtos e os requisitos em constante mudança. As práticas de design tradicionais tornam a gestão da complexidade um desafio, pois as equipes lutam para acompanhar as mudanças e atualizações. Como a maioria das equipes utiliza uma abordagem de design stop-and-go, elas não têm as ferramentas para visualizar o impacto das mudanças e não conseguem adaptá-las ou validá-las rapidamente. A chave para programas de design bem-sucedidos é uma abordagem de design impulsionada por simulação. Faça o download deste ebook para saber mais sobre o design impulsionado por simulação. Design Orientado a Simulação: A Chave para um Tempo de Chegada ao Mercado Mais Rápido Um dos principais benefícios de um design orientado a simulações é a economia de tempo: As equipes podem evitar problemas imprevistos que advém de abordagens baseadas em testes, que são custosas e consomem tempo Com acesso às ferramentas adequadas as equipes podem realizar análises de causas raiz com acurácia Achar e compartilhar informações de design não é mais uma tarefa, é automático Como Simulações Podem Aprimorar a Inovação no Design de Eletrônicos Quando a simulação é a base de qualquer programa de design, os designers podem acessar a combinação certa de ferramentas de simulação para aumentar sua confiança na validação e verificação de sua parte específica do sistema antes da construção física. Os designers não precisam esperar para construir protótipos físicos ou contar com especialistas para testes, e eles podem revisar rapidamente as opções de design e seu impacto em outras partes do sistema. Essa abordagem multidisciplinar permite que as equipes reduzam retrabalhos e mudanças de design tardias. Além disso, capacita as equipes a explorar mais ideias e conceitos, garantindo que os melhores designs avancem. Os Benefícios de Incorporar Simulações nas Etapas Iniciais do Processo de Design Ao oferecer aos designers as ferramentas de simulação adequadas, eles podem projetar, verificar e produzir consistentemente produtos inovadores com as características e funções que os clientes exigem. As soluções de simulação e análise da Siemens oferecem uma abordagem multidisciplinar ao projeto, aproveitando um ambiente integrado de verificação e teste. Nossas ferramentas permitem que os engenheiros identifiquem problemas o mais cedo possível no ciclo de vida do projeto do sistema e oferecem desempenho líder no setor e escalabilidade de plataforma. Saiba mais sobre uma abordagem multidisciplinar para o projeto neste e-book. Cadastre-se abaixo para receber nosso boletim informativo e enviaremos o e-book por e-mail. Gostou e quer saber mais? Agende uma reunião conosco agora mesmo para saber mais sobre CAE e como podemos ajudar você a ter sucesso!

Com regulamentos mais rígidos, requisitos de homologação e multas mais pesadas por não conformidade, os fabricantes automotivos se esforçam mais do que nunca para lidar com a complexidade do desenvolvimento de veículos e permanecer competitivos. Aqueles que desejam estar na vanguarda da indústria automotiva devem adotar uma nova abordagem de desenvolvimento de veículos. Gerencie a complexidade do desenvolvimento de veículos com o Desenvolvimento Acelerado de Produtos Os fabricantes automotivos podem aproveitar a complexidade e transformá-la em uma vantagem para oferecer otimização de design mais inovadora com nossa solução de desenvolvimento acelerado de produtos. Por meio da engenharia generativa e da exploração de design inteligente, designers e engenheiros podem obter designs corretos na primeira vez, fazendo mais com menos recursos. Utilize um backbone de dados que cobre todo o processo de desenvolvimento do veículo Com a solução Accelerated Product Development, os fabricantes automotivos podem utilizar um backbone de gerenciamento de dados que abrange o processo geral de desenvolvimento de veículos e ferramentas em um ambiente digital. Isso permite rastreabilidade e auditabilidade em todos os domínios com uma única fonte de verdade, gerenciando informações atualizadas em tempo real em todo o ecossistema. Cumpra as metas e garanta a conformidade Quando um protótipo falha, geralmente é porque as disciplinas internas estão projetando com informações diferentes, informações desatualizadas ou nenhuma informação. Para garantir que todos os sistemas funcionem juntos conforme planejado em qualquer ponto durante o desenvolvimento, as equipes de domínio precisam colaborar continuamente umas com as outras. Essa colaboração gira em torno de uma única fonte de informações universalmente acessíveis, um backbone digital, que fornece informações atualizadas sobre exatamente o que o produto deve fazer e como deve funcionar. Com esse backbone digital, as montadoras podem gerenciar e validar informações, rastrear problemas e garantir que o veículo esteja em conformidade com os regulamentos, requisitos e metas em todos os domínios. Gere automaticamente o melhor design antecipadamente No desenvolvimento automotivo tradicional, a inovação pode ser um processo tedioso, caro e iterativo que permite apenas uma exploração limitada das configurações do projeto antes que o tempo acabe. Os fabricantes podem fortalecer a inovação com uma solução que combina CAD e CAE com aprendizado de máquina, inteligência artificial e simulação automatizada para gerar e avaliar muitos projetos rapidamente, economizando tempo e recursos valiosos. Esse processo automatizado garante que o design vencedor incorpore os recursos mais competitivos, atendendo às metas de negócios e às especificações do veículo. Valide produtos e sistemas virtualmente Com as soluções da Siemens para Desenvolvimento Acelerado de Produtos e a consultoria da CAEXPERTS, as alterações de engenharia em um domínio são comunicadas sem esforço para o restante dos domínios. Por exemplo, uma alteração no projeto do sistema mecânico acionaria automaticamente uma notificação para os sistemas elétrico, eletrônico, de software e de controle. A simulação pode então ser empregada para identificar e corrigir erros de projeto entre os domínios. As montadoras economizam tempo e dinheiro validando um gêmeo digital de todo o veículo virtualmente antes de construir protótipos físicos, garantindo que não enfrentem atrasos para redesenho, teste e retrabalho. Ao validar continuamente todos os sistemas no contexto de todos os outros sistemas, os fabricantes podem acelerar o desenvolvimento de veículos de próxima geração de alta qualidade e acertar na primeira vez. Saia na frente da concorrência e agende hoje mesmo sua reunião conosco!

Otimização Multidisciplinar e Integração Multifísica Olá, pessoal! Hoje discutiremos as tecnologias mais avançadas no projeto de máquinas elétricas. A CAEXPERTS, em parceria com a SIEMENS Digital Industries Software, está implementando um novo fluxo de trabalho de projeto impulsionado pela otimização multidisciplinar e integração multifísica em seus clientes do setor de eletrificação. Confira! Integração de Ferramentas de Simulação e Otimização A integração de ferramentas de simulação e o uso de softwares de otimização revolucionaram o projeto de máquinas elétricas, permitindo a criação de soluções altamente eficientes e personalizadas para diversas aplicações. A simulação de sistemas e geometrias complexas possibilita a integração do processo clássico de design de motores com o poder computacional atual. As ferramentas digitais acoplam solvers elétricos, térmicos, fluidodinâmicos, mecânicos e acústicos, exploram o espaço de projeto otimizado por algoritmos, validam numericamente cálculos e modelos teóricos, integram o produto no sistema e automatizam processos. Isso permite que os projetistas foquem nos aspectos mais desafiadores do projeto, reduzindo drasticamente a necessidade de testes em bancadas até a elaboração do protótipo final. Dessa forma, a digitalização intensiva da engenharia de desenvolvimento de produto reduz efetivamente prazos e custos, gerando produtos mais competitivos e robustos. Fluxo de Projeto Avançado O projeto de máquinas elétricas começa pela definição do problema a ser solucionado e das características de design desejadas. Os requisitos do projeto são convertidos em parâmetros essenciais, como características de alimentação, demandas da carga e restrições dimensionais, inseridos nas equações de projeto da máquina. Software especializado auxilia nessa etapa, traduzindo os requisitos do projeto em características numéricas desejadas. Em seguida, diferentes topologias de motores são comparadas, testando-se várias configurações para determinar preliminarmente a topologia mais adequada. Um software de otimização, como o HEEDS, pode avaliar rapidamente uma diversidade de configurações em questão de minutos, utilizando equações analíticas com baixo custo computacional para uma análise comparativa. Com o acoplamento a um solver analítico, como o SPEED ou o Motorsolve, o HEEDS explora o espaço de design, apresentando as características de diferentes combinações de topologias, como um BLDC com rotores de ímãs internos ou de superfície, máquinas de relutância ou diferentes geometrias de ranhura. Essa análise comparativa permite identificar as opções mais promissoras antes de prosseguir para etapas mais detalhadas do projeto. Cálculo Analítico e Análise 2D O cálculo analítico desempenha um papel fundamental no projeto de máquinas elétricas, permitindo a rápida avaliação dos parâmetros. Equações e modelos matemáticos são utilizados para obter características importantes, como o mapa de eficiência, curvas de torque, corrente e velocidade, além de perdas e harmônicos. No entanto, o projeto analítico possui limitações. Embora seja útil para uma avaliação rápida do projeto, seus resultados geralmente não são suficientemente precisos para a maioria dos requisitos atuais de projeto. Portanto, em vez de realizar prototipação inicial, é feita uma análise 2D para validar os resultados obtidos e investigar os campos eletromagnéticos no motor. Essa análise detalhada pode considerar aspectos como não linearidades, saturação magnética e distribuição de corrente. Ela ajuda a refinar os cálculos analíticos, fornece insights sobre a distribuição do campo elétrico e magnético e sugere possíveis melhorias no design. Todo esse processo é gerenciado pelo otimizador HEEDS, que realiza uma varredura completa de parâmetros de projeto, topologias e verificações adicionais, sejam elas analíticas ou em elementos finitos 2D. Além disso, são realizadas avaliações do impacto ou sensibilidade das variáveis, gerando estudos de robustez e confiabilidade do projeto. Na figura acima, vemos um exemplo de otimização para um Spoke-IPMSM utilizando o software MAGNET em uma simulação bidimensional acoplada ao HEEDS. Abordagem Multifísica À medida que um maior volume de parâmetros é investigado e selecionado, é necessário realizar estudos mais refinados em 3D, utilizando softwares de simulação avançada como o MAGNET para realizar simulações eletromagnéticas tridimensionais. O objetivo nesse momento é obter uma análise precisa que considere os elementos no terceiro eixo do problema, como a influência das cabeças de bobina no funcionamento da máquina ou campos assimétricos. Essa simulação possibilita a validação e o aprimoramento do modelo da máquina elétrica. Além das análises elétricas, o projeto de máquinas elétricas também envolve estudos térmicos, fluidodinâmicos (utilizando o STAR CCM+) e estruturais (utilizando o Simcenter 3D). Essas quatro áreas estão fortemente interligadas, pois afetam diversas propriedades dos materiais, influenciando o desempenho e a durabilidade. Por meio de simulações multifísicas tridimensionais, é possível realizar uma análise abrangente do desempenho elétrico, mecânico e térmico da máquina elétrica, garantindo um design robusto e confiável. Essas simulações podem inclusive considerar a influência de detalhes de fabricação, montagem e equipamentos próximos. Em seguida, o projeto de máquinas elétricas deve considerar o aspecto de vibração e acústica (utilizando o Simcenter 3D), os quais são fatores limitantes importantes, seja devido ao ruído ou à fadiga. Melhorias nessas áreas envolvem modificações na construção, parâmetros operacionais e materiais, afetando todas as disciplinas de projeto. Abordagem Sistêmica Por fim, é importante considerar o desempenho da máquina elétrica em seu sistema de aplicação específico (como uma planta, subestação, veículo elétrico, aeronave, centro de usinagem, etc.). Nesse momento, aspectos como a dinâmica de controle, regimes de carga, ciclos de trabalho e transientes operacionais são avaliados para reproduzir com mais realismo as condições de funcionamento e operação do equipamento. Todos os simuladores da SIEMENS, como o SPEED, Motorsolve, MAGNET, Simcenter 3D e STAR CCM+, geram modelos de ordem reduzida que podem ser acoplados a simuladores ou integradores de sistemas complexos, como o Simcenter AMESIM (ou Simulink, SystemVision, LabVIEW, VHDL-AMS, SPICE, etc.). Conclusão A digitalização da engenharia e o fluxo de trabalho integrado com simulações multifísicas têm impulsionado significativamente o projeto de máquinas elétricas. Essas abordagens avançadas permitem explorar diferentes topologias, otimizar o design, validar os resultados analíticos e aprimorar o desempenho dos motores em geral, contribuindo para soluções mais eficientes e adaptadas às necessidades específicas de cada aplicação. A integração dessas ferramentas em um fluxo de trabalho direcionado pela otimização multidisciplinar permite uma exploração mais profunda e automatizada do espaço de projeto, levando o projeto de máquinas elétricas a um novo patamar de produtividade, precisão e robustez. Conte com a CAEXPERTS para auxiliar sua indústria a acelerar a inovação, fazendo melhor, mais rápido e de forma mais econômica! Agende agora uma reunião conosco!

Domine a complexidade desde os estágios iniciais do projeto. Avalie e equilibre atributos de desempenho potencialmente conflitantes desde os estágios iniciais de desenvolvimento até a validação final de desempenho e calibração de controles. A simulação de sistemas Simcenter permite a criação rápida de arquiteturas de simulação de sistemas heterogêneos, estendendo o conceito de gêmeo digital à engenharia de software. Os engenheiros podem: Aborde a complexidade de produtos inteligentes, automatizados e eletrificados, incluindo mecânica, elétrica, eletrônica e controles Compartilhe modelos com a equipe global de engenharia para ajudá-lo a lançar produtos no mercado rapidamente Simcenter Amesim O Simcenter Amesim é uma plataforma de simulação de sistema que permite que os engenheiros de projeto avaliem e otimizem virtualmente o desempenho dos sistemas. Por que Simcenter Amesim? Aumente a produtividade da simulação do sistema com o Simcenter Amesim, uma plataforma líder de simulação de sistema mecatrônico integrada e escalável. Ele permite que os engenheiros de projeto avaliem e otimizem virtualmente o desempenho do sistema. Aumente a produtividade da simulação do sistema O Simcenter Amesim é uma plataforma líder de simulação de sistema integrada e escalável, permitindo que engenheiros de simulação de sistema avaliem e otimizem virtualmente o desempenho de sistemas mecatrônicos. Isso aumentará a produtividade geral da engenharia de sistemas desde os estágios iniciais de desenvolvimento até a validação final do desempenho e a calibração dos controles. Gerencie a complexidade da inovação sem comprometer o tempo de lançamento no mercado e a qualidade Para permitir que você economize tempo ao criar modelos, o Simcenter Amesim combina bibliotecas multifísicas prontas para uso com o aplicativo - e soluções orientadas para o setor que são suportadas por poderosos recursos de plataforma . Isso permite criar modelos rapidamente e realizar análises com precisão. Permaneça integrado O Simcenter Amesim é um ambiente aberto que pode ser integrado aos processos corporativos. Os usuários podem combiná-lo facilmente com os principais pacotes de software de engenharia auxiliada por computador (CAE), projeto auxiliado por computador (CAD) e software de controle, interoperar com as interfaces de maquete funcional (FMIs) e conectá-lo a outras soluções Simcenter e software Teamcenter. O Simcenter Amesim faz parte do portfólio Xcelerator, o portfólio abrangente e integrado de software e serviços da Siemens Digital Industries Software. Recursos do Simcenter Amesim Simulação de sistema elétrico Simule e integre sistemas elétricos e eletromecânicos desde o projeto conceitual até a validação do controle. O Simcenter Systems ajuda a otimizar o desempenho dinâmico de sistemas mecatrônicos, analisar o consumo de energia e projetar e validar leis de controle para dispositivos elétricos para os setores automotivo, aeroespacial, maquinário industrial, marítimo e de equipamentos pesados. Simulação de sistema de fluido Otimize o comportamento dinâmico dos componentes hidráulicos e pneumáticos enquanto limita a prototipagem física ao estritamente necessário. Com uma ampla variedade de componentes, recursos e ferramentas orientadas a aplicações, o Simcenter Systems permite que você modele sistemas de fluidos para uma ampla gama de aplicações, como sistemas de atuação hidráulica móvel, sistemas de powertrain ou combustível de aeronaves e sistemas de controle ambiental. Bibliotecas de componentes abrangentes oferecem suporte a usuários ocasionais e experientes ao modelar sistemas de fluidos, de modelos funcionais a detalhados. A integração perfeita entre as bibliotecas permite o projeto de qualquer sistema de fluido e o acoplamento com controles e outros sistemas relacionados em uma única plataforma. Simulação de sistema mecânico Gerencie a crescente complexidade de engenharia de sistemas mecânicos integrados. O Simcenter Systems oferece técnicas de modelagem de última geração que permitem simulações dinâmicas multidimensionais (1D, 2D e 3D). Ele permite estudar corpos rígidos ou flexíveis e fricções não lineares complexas, analisando fenômenos de baixa ou alta frequência e levando em consideração o acoplamento entre estruturas mecânicas e movimento elétrico ou hidráulico. Simulação do sistema de propulsão Aborde uma grande variedade de arquiteturas e tecnologias com a abordagem de simulação de sistemas multifísicos. A eletrificação do trem de força em sistemas de lançamento automotivos e reutilizáveis ​​para a indústria espacial ou o uso de combustíveis alternativos (GNL) para navios são exemplos de implementação de tecnologia que os recursos de modelagem do Simcenter podem suportar. Você poderá projetar e avaliar o impacto do sistema de propulsão em várias métricas, como geração de energia a bordo ou emissões de poluentes veiculares, realizando uma análise completa das influências entre sistemas em uma única plataforma. Criação de modelo de ordem reduzida O Simcenter oferece suporte à criação de modelos de ordem reduzida (ROM) em uma interface intuitiva, fornecendo as melhores técnicas de redução de aprendizado de máquina, álgebra linear e estatística. Uma ROM ocupa pouco espaço de memória, é independente de ferramenta e pode ser operada em tempo real, permitindo o uso como um gêmeo digital executável em todas as fases do ciclo de vida do produto – permitindo melhores decisões e excelência operacional aprimorada. Gerenciamento do modelo de simulação do sistema A opção cliente de simulação de sistema Simcenter para git ajuda todos os atores da comunidade de simulação de sistema a trabalhar de forma colaborativa, fornecendo o gerenciamento diário de ativos de simulação, incluindo ramificação, controle de versão e controle de acesso baseado em função. Usar o cliente para git também permite que você acompanhe as dependências, conteúdo relacionado e todos os outros dados que fazem parte do modelo, para que você tenha uma representação precisa do domínio de simulação do sistema. Implante o desenvolvimento de modelo colaborativo da maneira mais eficiente com a ajuda de transferências de dados otimizadas e algoritmos de pesquisa combinados com uma experiência de usuário eficiente e totalmente integrada. Plataforma de simulação do sistema A Simcenter Systems oferece plataformas de simulação de sistemas multifísicos de última geração, abertas e fáceis de usar para modelar, executar e analisar sistemas e componentes complexos. Os poderosos recursos, ferramentas de análise e otimização são incorporados em ambientes avançados e fáceis de usar para simulação de sistema multifísico 1D altamente eficiente e design robusto. Ele interage eficientemente com muitas soluções de software de engenharia auxiliada por computador (CAE) 1D e 3D e ajuda você a derivar e exportar modelos rapidamente para alvos padrão em tempo real, fornecendo um modelo consistente e contínuo de modelo em loop (MiL), software- estrutura compatível com hardware in-the-loop (SiL) e hardware-in-the-loop (HiL). Integração do sistema O Simcenter Systems oferece a integração de diferentes ferramentas de simulação ao longo do ciclo de vida do seu sistema, desde o projeto inicial até a fase de operação. Isso permite que você enfrente o desafio da continuidade digital e aumente a eficiência de seus fluxos de trabalho e a colaboração entre diferentes departamentos. O Simcenter Systems oferece suporte a conexões com um sistema de gerenciamento do ciclo de vida do produto (PLM) e dados geométricos, co-simulações entre ferramentas CAE 1D e 3D, exploração do espaço de design, desenvolvimento de controles baseados em modelo e interações entre diferentes sistemas usando a Functional Mockup Interface (FMI). Simulação de sistema térmico O Simcenter Systems ajuda a maximizar o desempenho térmico para HVAC e conforto da cabine, gerenciamento térmico do veículo, sistemas de controle ambiental ou outros sistemas térmicos. Recursos avançados de pós-processamento que visualizam graficamente os fluxos de energia em seu sistema tornam altamente eficaz a otimização da eficiência energética e o estudo da integração de sistemas de recuperação de energia e seu impacto no desempenho e no consumo de energia. Você pode usar o software para representar o ambiente operacional real do seu sistema, incluindo interações com os arredores ao projetar e validar suas estratégias de controle de temperatura. Para saber mais do Simcenter Amesim, clique aqui! Agende agora mesmo uma reunião conosco e descubra como o Simcenter Amesim pode transformar a eficiência e o desempenho dos seus sistemas!

A realidade aumentada e virtual possibilita a digitalização para estratégias avançadas de manutenção que precisam de dados precisos para navios e seus componentes. A tecnologia de gêmeos digitais torna isso uma realidade ao representar um objeto físico no mundo virtual, usando operações e dados de manutenção conforme projetado e construído. Em seguida, você pode coletar, manter e analisar essas informações por meio de uma plataforma de digitalização que integra e distribui esses dados quando e onde for necessário. O futuro da indústria naval Na indústria naval, eles querem minimizar os riscos usando sensores a bordo que podem alertar a tripulação e os parceiros em terra sobre possíveis problemas antes que eles ocorram. Além disso, os operadores querem um treinamento que custe menos; e a realidade virtual economiza dinheiro enquanto fornece níveis de habilidade, criando um novo negócio de treinamento para o fabricante de equipamentos. Por fim, é essencial minimizar o tempo de inatividade, e a realidade aumentada pode guiar a tripulação ao fornecer ajuda no local com acesso ao suporte remoto, o que é uma oportunidade para o fornecedor de equipamentos. Criar um gêmeo digital de um navio ou uma representação virtual de seus sistemas a bordo pode não ser o navio inteiro, mas é um excelente ponto de partida. Um navio digital utiliza várias tecnologias inovadoras disponíveis hoje em empresas de operação e gerenciamento. A fase de projeto da construção naval é onde um gêmeo digital normalmente começa, pois os primeiros conceitos são criados e adicionados ao projeto à medida que avança. Este gêmeo digital será atualizado à medida que a construção continua para fazer com que o gêmeo digital construído corresponda mais de perto ao navio. Além disso, durante as operações e manutenção, o gêmeo digital continuará a ser modificado para espelhar atualizações de equipamentos e outras atualizações diversas. O gêmeo digital se conectará aos sensores a bordo, fornecendo acesso em tempo real ou atrasado aos dados operacionais para analisar várias facetas do desempenho da embarcação. Essas análises melhorarão as operações de navios e frotas, planejando a manutenção para equilibrar o desgaste do equipamento, o tempo de inatividade e os materiais e mão de obra de manutenção. Esses dados também podem ser usados ​​para planejar rotas para otimizar o uso de combustível juntamente com a velocidade e o tempo ocioso na âncora. Navios modernos já possuem gigabytes de dados raramente usados, então eles precisam gerá-los, coletá-los e analisá-los. O gerenciamento de riscos e a redução dos custos operacionais também ajudam os tripulantes a realizar seus trabalhos com eficiência. Ter uma embarcação totalmente autônoma ainda está fora do futuro; no entanto, tecnologias assistivas estão sendo usadas em muitas pontes para evitar colisões. Além disso, as tecnologias mínimas ajudam nas tarefas de manutenção, fornecendo à tripulação treinamento e informações sobre o trabalho antes da tarefa. Essas ferramentas de realidade virtual e aumentada promovem a qualificação dos membros da tripulação a bordo e fornecem dados valiosos aos colegas em terra, emprestando seus conhecimentos. Além disso, ferramentas analíticas avançadas, como inteligência artificial e aprendizado de máquina, ajudam os operadores a “ver” coisas que os humanos não conseguem. Por exemplo, a IA pode ajudar no planejamento de rotas com base em dados de localização, fornecendo aos comandantes dos navios a capacidade de prever posições, movimentos e manobras futuras com antecedência. Eles também podem usar isso para traçar rotas, evitar colisões, limitar o consumo de combustível e aumentar a segurança. No entanto, a indústria marítima geralmente precisa acompanhar a adoção de novas tecnologias, então as coisas devem mudar para que os operadores se tornem mais eficientes e sustentáveis. Gêmeo digital – um novo método A mudança pode começar com um gêmeo digital, seja para digitalizar um sistema crítico ou uma embarcação inteira – uma duplicata estática ou dinâmica de um objeto ou processo físico. Os designers têm a primeira entrada no gêmeo digital. Uma vez validado como correspondendo ao mundo real, você pode realizar simulações, obter informações e encontrar e resolver situações, enquanto planeja cenários futuros. No entanto, o gêmeo digital é apenas uma parte da digitalização. As tecnologias digitais devem se tornar um pilar central que informa várias áreas das operações de uma empresa. As empresas marítimas são especialistas digitais conhecedores das tendências emergentes, portanto, suas operações atraem futuros trabalhadores. Pronto para o futuro Portanto, a remessa inteligente começa com a conexão de dados a bons recursos que podem analisar e ajudar os operadores a maximizar o tempo de atividade e o lucro. Você cria propriedade intelectual em produtos baseados em informações. Por exemplo, com um gêmeo digital do equipamento, você pode vender treinamento baseado em realidade aumentada e virtual junto com o equipamento físico. Navios inteligentes são o futuro da indústria naval, permitindo que você opere com maior segurança e menor risco e sustentabilidade. Se interessou pelo assunto? Agende agora mesmo uma reunião conosco para explorar as oportunidades da realidade aumentada e virtual na indústria naval e dar o próximo passo em direção ao futuro da indústria naval inteligente.

Apresentamos neste post um CASE de sucesso tecnológico da CNPEM (Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais) sobre o projeto Sirius, um avançado acelerador de partículas de 4ª geração localizado no Brasil. O autor, Vitor Pereira Soares, é membro do grupo Magnets do CNPEM, e descreve a modelagem magnética utilizada no design de uma superbend com tecnologia de ímãs permanentes, utilizando o software Simcenter MAGNET da Siemens. A superbend desempenha um papel crucial no acelerador Sirius, permitindo o guia dos elétrons e a emissão de luz síncrona. A utilização dessa tecnologia inovadora demonstra o compromisso do CNPEM em adotar e desenvolver tecnologias de ponta. A seguir, você encontrará todos os detalhes desse projeto e como o Simcenter MAGNET contribuiu para o sucesso do mesmo. Modelagem magnética para o design de uma superbend com tecnologia de imãs permanentes Otimizando o fluxo magnético e a energia crítica no acelerador de partículas brasileiro com o Simcenter MAGNET O Projeto Sirius do CNPEM é um acelerador de partículas de 4ª geração, apresentando uma das fontes de luz síncrona mais avançadas do mundo. A superbend do Sirius desempenha um papel crucial ao guiar os elétrons no acelerador e permitir a emissão de luz. Para projetar a superbend, o CNPEM adotou uma abordagem inovadora, utilizando a tecnologia de ímãs permanentes e otimizando-a com o software Simcenter MAGNET da Siemens. O resultado é um dipolo magnético capaz de gerar campos magnéticos mais fortes, demonstrando o compromisso do CNPEM em adotar e desenvolver tecnologia de ponta. Introdução O Projeto Sirius é um marco na pesquisa científica brasileira, abrindo novas perspectivas para a pesquisa em áreas como ciência dos materiais, nanotecnologia, física e muitos outros. Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM) No final da década de 1980, pesquisadores brasileiros construíram a primeira fonte de luz síncrotron do hemisfério sul no Laboratório Nacional de Luz Síncrotron (LNLS). Este acelerador de partículas visava avançar campos tecnológicos críticos no Brasil. Após décadas de conhecimento acumulado, o Projeto Sirius foi desenvolvido como um sucessor incrivelmente sofisticado do acelerador original, com competitividade mundial. Espera-se que o Sirius facilite centenas de projetos de pesquisa acadêmica e industrial anualmente, envolvendo milhares de pesquisadores, e contribua para a solução de desafios científicos e tecnológicos significativos, como desenvolvimento de novos medicamentos e tratamentos para doenças, criação de novos fertilizantes, cultivo de espécies vegetais mais resistentes e adaptáveis, e tecnologias inovadoras para agricultura, fontes de energia renováveis e muitas outras aplicações potenciais com impactos econômicos e sociais significativos. Auxiliando na construção deste acelerador de quarta geração, o Simcenter MAGNET foi empregado para projetar os ímãs e onduladores. Projeto Sirius Sirius é uma das maiores e mais poderosas máquinas de seu tipo no mundo. Possui um feixe de energia de 3 bilhões de elétrons-volts, e seu conjunto de ímãs, como o superbend e o ondulador delta, desenvolvidos com o software Simcenter MAGNET, permite fornecer raios-X duros em uma energia crítica de 19keV, aumentando sua a confiabilidade e abrindo novos horizontes de experimentação. Funcionamento do Sirius O feixe de elétrons é gerado pelo aquecimento de uma liga metálica, excitando os elétrons do material, que são enviados para uma estrutura de aceleração e para um anel armazenador. Os elétrons viajam em tubos de vácuo quase à velocidade da luz, e suas trajetórias são guiadas por campos magnéticos, fornecidos por ímãs multipolares ao longo do caminho, como o dipolo superbend; a rede magnética de Sirius é composta por mais de mil ímãs. Rede magnética de Sirius e sua composição magnética: dipolo, quadrupolos e sextupolos; no canto inferior direito está o dispositivo de inserção Luz síncrotron Sirius é uma máquina que acelera elétrons para produzir a chamada "luz síncrotron", usada para estudar as estruturas atômicas da matéria. A luz síncrotron é um tipo de radiação eletromagnética, composta por frequências que vão do infravermelho aos raios-X. Os dispositivos de inserção, estruturas magnéticas compostas por vários campos dipolares alternados, como os Onduladores Delta (também projetados com ímãs permanentes) em desenvolvimento, permitem uma luz um milhão de vezes mais brilhante do que a de seu acelerador antecessor (UVX), e expande seu alcance para os raios-X duros que permitem que a penetração em materiais ainda mais espessos. Benefícios da luz síncrotron Permite o estudo de estruturas atômicas e moleculares; O amplo espectro da luz síncrotron permite uma larga gama de análises; O alto brilho torna os resultados e a investigação do material muito rápidos; Permite o projeto de novos materiais com propriedades específicas. A superbend magnética Um novo modelo para dipolos Sirius assume a forma de uma superbend: um dipolo magnético permanente à temperatura ambiente, capaz de fornecer raios-X duros com uma energia crítica de 19 keV. O software Simcenter MAGNET foi utilizado para projetar e estudar o comportamento do fluxo magnético nos dipolos. Este é o primeiro dipolo deste tipo a usar ímãs permanentes. A experiência com ímãs permanentes remonta a 2005, com o projeto de um ondulador elíptico polarizador para produzir radiação. Ao longo dos anos o conhecimento foi amadurecendo e um dipolo de alto campo foi proposto, um dipolo de ímãs permanentes de 2T capaz de atingir uma energia crítica crítica de 12 keV na produção de luz. Após algumas revisões do projeto, a superbend projetada com o MAGNET expandiu essa capacidade para um campo magnético máximo de 3,18 T e produção de luz síncrotron de 19keV. O maior "brilho" permite o estudo de materiais mais densos. A atualização do projeto da superbend, além de aumentar a energia crítica da luz, aumenta em um fator de 40 o fluxo de fótons em altas energias; o aprimoramento torna a luz gerada capaz de penetrar mais profundamente e com uma resolução maior do que os antigos dipolos. A forma em C facilita o acesso para medições e manutenção, e os blocos de fluxo de retorno na lateral do ímã podem ser movidos para alterar o espaço de ar entre eles. Esta folga de controle pode ser ajustada mesmo após a instalação dos ímãs na rede e será usada em caso de desmagnetização dos blocos magnéticos permanentes. Projeto magnético do superbend Um ímã especial NdFeB com maior coercividade, revestido com NICUNI + Epóxi, com tolerância mecânica de ±0,05 mm para as dimensões do bloco e tolerâncias de magnetização de 1° na direção e 0,1% na amplitude, é usado no ímã para permitir a montagem de alta precisão e repetibilidade de campo integrado para todos os ímãs. Projeto magnético Vários delineamentos foram avaliados para o dipolo central da rede Sirius. Devido à interação entre os ímãs, decidiu-se usar um núcleo compartilhado para três dipolos, formando um único dipolo referido como BC. O setor de alto campo BC é formado por um polo de Ferro-Cobalto cercado por blocos magnéticos permanentes NdFeB. Devido à saturação do polo, é possível obter valores de densidade de fluxo magnético maiores que a magnetização remanescente dos blocos. O ferro-cobalto foi escolhido por apresentar maior magnetização de saturação que o aço carbono. Além disso, a união dos três dipolos em um único ímã economizou espaço e permitiu a colocação de blocos magnéticos permanentes no espaço entre os setores de alto e baixo campo para aumentar o fluxo no polo Ferro-Cobalto. Essas mudanças fizeram com que a densidade máxima de fluxo magnético do setor de alto campo aumentasse de 2 T para 3,18 T, o que aumentou a energia crítica dos fótons de 12 keV para 19 keV. O addon do MAGNET para otimização de projeto possibilita o uso de algoritmos avançados que podem encontrar valores ótimos para diferentes variáveis de projeto nas restrições especificadas. O recurso foi usado para modelar a geometria dos ímãs permanentes não apenas na curva BC da superbend, mas também nos outros ímãs do sistema, como os demais dipolos, quadrupolos e sextupolos. Simcenter MAGNET Suite MAGNET é uma poderosa ferramenta de simulação de campo eletromagnético para prever com precisão o desempenho de qualquer componente com ímãs permanentes ou bobinas. Sua modelagem avançada de materiais considera nãolinearidades, dependências de temperatura, desmagnetização de ímãs permanentes, perda de histerese e efeitos anisotrópicos. Esse recurso permite a análise de vários efeitos, como a desmagnetização de ímãs permanentes, a verificação de sua vida útil, a análise de perdas dependentes da frequência em peças finas, reduzindo o tempo de solução, e contabilizando todas as perdas para um balanço de energia preciso. Além disso, o MAGNET oferece uma interface amigável e intuitiva, permitindo que os usuários realizem análises detalhadas, otimizem seus projetos e obtenham resultados precisos eficientemente. Análise de densidade de fluxo no Simcenter MAGNET As simulações magnéticas foram realizadas utilizando o software Simcenter MAGNET. A simulação investiga o perfil longitudinal da densidade de fluxo magnético do dipolo. Com o gradiente longitudinal obtido com esta nova versão foi possível reduzir a emitância do feixe em aproximadamente 10%. A tabela abaixo resume os resultados da simulação para a variação das componentes de campo magnético do dipolo e quadrupolo dado o deslocamento dos polos de baixo campo e polos flutuantes. Como visto, o deslocamento transversal dos polos de baixo campo pode ser usado para ajustar o campo integrado do ímã. Embora esse deslocamento também afete o gradiente quadripolar, este componente pode ser corrigido com a rotação dos polos flutuantes. Com o fechamento da folga de controle, cujo valor nominal é de 3,2 mm, é possível obter um aumento de 0,1% tanto no componente integrado do campo dipolo quanto no quadrupolo. Densidade de fluxo magnético vertical simulada na posição transversal central da superbend. Conclusão O uso de ímãs permanentes na nova tendência de aceleradores de campos mais altos é uma opção viável. Vários projetos de ímãs permanentes foram propostos e prototipados e o dipolo superbend está instalado na rede Sirius. O modelo magnético e mecânico foram cuidadosamente planejados assumindo altos desafios na montagem e medições, bem como os possíveis efeitos da variação de temperatura. Os danos causados pela radiação também foram considerados, e o SmCo foi uma opção, mas o NdFeB oferece maior campo e está sendo usado em dispositivos de inserção há muito tempo. Também foi importante considerar algumas flexibilidades no modelo para compensar possíveis variações na permeabilidade dos materiais, magnetização dos blocos dos ímãs permanentes, temperatura e erros mecânicos. O projeto foi um sucesso e o Sirius está operando com as superbend de 3,2 T há mais de dois anos. Sobre o autor Vitor Pereira Soares é bacharel em física pela Unicamp e técnico em mecatrônica. Ingressou no CNPEM em 2011, tendo participado de diversos projetos de pesquisa e desenvolvimento em instrumentação científica. Atualmente é membro do grupo Magnets, onde trabalha no desenvolvimento de dispositivos de inserção e sistemas de caracterização magnética. Referências: J. Citadini, L. N. P. Vilela, R. Basilio and M. Potye, "Sirius-Details of the New 3.2 T Permanent Magnet Superbend," in IEEE Transactions on Applied Superconductivity, vol. 28, no. 3, pp. 1-4, April 2018, Art no. 4101104, doi: 10.1109/TASC.2017.2786270. L. N. P. Vilela et al., "Status Report of Sirius Delta Undulator," in IEEE Transactions on Applied Superconductivity, vol. 32, no. 6, pp. 1-5, Sept. 2022, Art no. 4101305, doi: 10.1109/TASC.2022.3160941. Faça o download deste case em PDF (inglês) Gostou e quer saber mais sobre o assunto? Não deixe de conferir nosso material completo sobre o Simcenter MAGNET. Agende agora uma reunião conosco para saber mais sobre CAE e como podemos te ajudar a conquistar seu sucesso!

"Engenharia de Sistemas Baseada em Modelo" em ação O portfólio Xcelerator da Siemens está liderando a tarefa de reunir engenheiros de sistemas, designers e engenheiros de simulação para conceituar, desenvolver, fabricar e colocar em operação com confiança produtos que atendam aos seus requisitos de projeto. Vamos ver como nossos colegas imaginários Ed e Sam trabalham juntos para especificar e verificar um sistema de freios como parte de um novo projeto de veículo. É uma história bastante familiar – alguns engenheiros projetam um subsistema que faz o trabalho necessário, mas depois são solicitados a fazer a mesma coisa a um custo menor. Agora eles precisam gastar tempo para: Encontre ou recrie seus modelos e dados de simulação originais Revise o design e procure maneiras mais baratas de obter o mesmo desempenho Execute mais simulações para verificar o desempenho Assim que uma solução for encontrada, comunique-a ao restante da equipe Felizmente para eles, o Siemens Xcelerator facilita: Ed e Sam usam o workflow de simulação para segmentação de desempenho, graças ao encadeamento digital no Teamcenter. O MBSE e o segmento digital não economizam apenas tempo, esforço e dinheiro Como Ed é imediatamente capaz de localizar o trabalho de análise que levou à seleção do projeto existente, ele também pode reutilizar o trabalho já feito para revisar esse projeto. Melhor ainda, como tudo está conectado ao encadeamento digital no Teamcenter, ele pode avaliar instantaneamente esse desempenho e validá-lo em relação aos requisitos, para que todas as partes interessadas vejam. Workflow de simulação totalmente integrado e gerenciamento de verificação em ação. Agora, a equipe de projeto pode gastar mais tempo com engenharia e menos tempo com logística e esforços repetidos – o que significa que eles podem entregar um trabalho de maior qualidade e tomar decisões mais bem informadas. Imagine o ganho de produtividade agregado se isso acontecer para toda a pletora de sistemas e subsistemas que compõem o design de um carro moderno? O pensamento sistêmico une sua organização É uma prática comum para engenheiros de sistemas trabalhar em um ambiente de modelagem de sistemas. Os projetistas mecânicos provavelmente estão usando uma solução de gerenciamento do ciclo de vida do produto (PLM) e sua equipe de simulação pode ter uma solução para processo de simulação e gerenciamento de dados (SPDM). Isso faz um digital thread? Não exatamente. A chave para liberar o potencial do segmento digital é que todo esse trabalho seja feito em uma plataforma comum. O backbone Siemens Teamcenter gerencia requisitos, engenharia de sistemas, CAD (PLM), simulação, teste físico (SPDM) e gerenciamento de verificação com rastreabilidade e visibilidade completas para todas as partes interessadas. Fundamentalmente, ter tudo isso em vigor possibilita 'fechar o ciclo' na verificação de requisitos, mantendo a rastreabilidade e a visibilidade para todas as partes interessadas. Pensamentos finais Existem muitos exemplos na história em que a falta de pensamento sistêmico levou ao fracasso do produto. Os sistemas EHR são um exemplo interessante porque qualquer pessoa que já foi tratada por um médico (e isso é praticamente todos nós) reconhecerá instantaneamente o valor de uma solução bem projetada, bem como algumas das possíveis armadilhas. Devemos continuar a abraçar tecnologias emergentes e futuras com uma mentalidade de pensamento sistêmico e trabalhar de forma colaborativa para criar produtos que não sejam apenas inovadores, mas também sustentáveis ​​e eficientes. Com a ajuda da engenharia de sistemas e a expertise de empresas como a Siemens, podemos criar um mundo onde a tecnologia sirva como uma força para o bem, promovendo um futuro sustentável e próspero para todos. Agende agora uma reunião conosco, a CAEXPERTS, e descubra como nossas soluções de workflows de simulação e digital thread podem ajudar a avançar o MBSE em seus projetos.

A indústria automotiva tem adotado a engenharia auxiliada por computador (CAE), o que reduz custos e tempos de entrega por meio da substituição do protótipo físico pelo virtual. Com o uso da tecnologia CAE, é possível simular veículos em um ambiente virtual, combinando um simulador de direção com um motorista profissional em uma configuração de "driver-in-the-loop", permitindo feedback subjetivo de testes realizados totalmente no campo virtual. A ferramenta Simcenter Tire é responsável por permitir feedback "driver-in-the-loop" no processo de desenvolvimento virtual, incluindo módulos de manuseio, temperatura e velocidade, curvas e envoltório. Habilitando a virtualização do desenvolvimento de veículos por meio de simulações de driver in the loop Acelerando o desenvolvimento de veículos por meio da engenharia virtual Nos últimos anos, a indústria automotiva adotou – e acelerou – uma transição da prototipagem física para a virtual. Como indústria, há um grande desejo de projetar produtos virtualmente, via engenharia auxiliada por computador (CAE), e assim reduzir significativamente o número de protótipos físicos criados ao longo do processo de design. Atingir esse objetivo reduz significativamente os prazos de entrega e os custos – portanto, os OEMs automotivos podem trazer produtos ao mercado de forma mais rápida e barata. Mais recentemente, a tecnologia CAE tornou-se suficientemente avançada para que as empresas possam executar simulações de veículos emparelhando um simulador de direção com um motorista profissional (ou seja, um Driver in the loop, ou setup DiL). Isso, por sua vez, significa que, pela primeira vez, os OEMs podem obter feedback subjetivo de testes realizados inteiramente no campo de testes virtual. Tal conquista não é um acidente. Em geral, existem muitos fenômenos que um motorista profissional pode 'sentir', mas não pode ser medido (ou pelo menos metrificado). Tradicionalmente, isso sempre forçou os engenheiros a confiar nos mesmos pilotos profissionais testando protótipos físicos em uma pista, após o que eles podem fornecer seu feedback subjetivo. No entanto, hoje, com a ajuda do Simcenter Tire, esse processo pode ser conduzido virtualmente, e o feedback subjetivo vital fornecido pelos motoristas pode ser fornecido extremamente cedo no processo de desenvolvimento do veículo, superando a barreira dos protótipos físicos necessários. Este processo foi mostrado em blogs publicados pela BMW e Continental. Simcenter Tire: um facilitador para feedback subjetivo Para habilitar os loops de feedback DiL no processo de desenvolvimento virtual, existem dois requisitos: um modelo de alta fidelidade e um modelo que resolva com rapidez suficiente para ser executado em uma simulação em tempo real. No entanto, essas coisas são naturalmente contrárias uma à outra: mais detalhes geralmente requerem mais tempo de computação. Para alcançar o equilíbrio ideal para a aplicação do usuário final, nosso modelo de pneu – MF-Tyre/MF-Swift – é composto de vários módulos: Principais aplicações do Simcenter Tire para cada módulo Como motorista, para obter a sensação mais realista possível, o ideal é habilitar todos os módulos acima. E para maximizar sua fidelidade, o módulo envelopamento é vital para as análises de durabilidade e conforto de condução. Envelopamento: um modelo complexo de contato rodoviário Nosso módulo de envelopamento é responsável tanto por estradas irregulares quanto por obstáculos na superfície da estrada. Ele funciona reconhecendo primeiro que, ao passar por cima de um obstáculo (e/ou uma superfície áspera), duas coisas ocorrem na área de contato: 1) a área de contato é alongada; e 2) o pneu 'engole' obstáculos. Ambos os efeitos levam ao fenômeno 'envolvente' dos pneus. Figura 1: Como encontrar a resposta envolvente a partir da resposta de comprimento e da capacidade de engolir obstáculos Os efeitos envolventes combinados podem ser vistos como o pneu atuando como mecanismo de filtragem , da perspectiva do centro da roda. Essa filtragem ocorre porque leva tempo (e distância) para que a área de contato do pneu ultrapasse totalmente os obstáculos. Além disso, a borracha atua efetivamente como um mecanismo de deglutição do obstáculo. Então, do ponto de vista do eixo da roda, os obstáculos não são tão pontiagudos: Figura 2: Filtro para encontrar a superfície efetiva da estrada Para levar em conta esse efeito, o módulo de envelopamento Simcenter Tire MF-Swift usa um filtro de estrada especial para determinar a superfície efetiva da estrada no centro da roda. Em seguida, essa superfície efetiva da estrada é usada como entrada para o modelo MF-Swift. O filtro funciona usando ressaltos elípticas rígidas. Eles estão posicionados nas bordas dianteira e traseira da área de contato e podem se mover verticalmente livremente ao encontrarem obstáculos. Para máxima precisão, mais ressaltos podem ser utilizados e são inseridos ao longo do comprimento/largura do patch de contato. Claro, há uma compensação na eficiência computacional. Figura 3: Ressaltos colocados nas bordas frontal e traseira do patch de contato Figura 4: Ressaltos adicionais podem ser usadas para obter mais detalhes Assim, em comparação com os outros módulos do MF-Tyre/MF-Swift, o envelopamento é diferente porque faz muitas chamadas de contato na estrada – especialmente quando se usa um número maior de ressaltos. Naturalmente, isso aumenta o tempo de computação e, portanto, o envelopamento pode exigir muita computação. Para permitir a máxima fidelidade para configurações DiL (e HiL), aumentamos o desempenho computacional do módulo envolvente. Fizemos isso atualizando a maneira como funciona o algoritmo de troca de dados rodoviários. Na versão Simcenter 3D 2212 , isso levou a uma melhoria de desempenho geral de até 45% . Figura 5: gráfico mostrando a redução do tempo de simulação possibilitada pelas atualizações da versão 2212, que habilitarão o driver nas simulações do loop. Na figura acima, o tempo de computação para um pneu na versão Simcenter Tire 2212 é reduzido para 150 µs por ms. Para quatro pneus, isso equivaleria a ⁓ 0,6 ms e, portanto, permitindo capacidade em tempo real e, com isso, configurações do tipo DiL são alcançáveis. Resumo A indústria automotiva está acelerando rapidamente em sua jornada para contar com loops de design virtual para o desenvolvimento de novos veículos. Uma parte cada vez mais importante desse processo está no uso de simuladores de direção, especialmente para a assinatura subjetiva de pneus e/ou características do veículo. Para realmente permitir o desenvolvimento virtual de veículos, os usuários finais precisam de modelos de pneus de alta fidelidade e com capacidade em tempo real. Para dar suporte a esse processo, na versão Simcenter 3D 2212, atualizamos nosso módulo de envelopamento MF-Swift para ser muito mais rápido, levando a uma redução de até 45% no tempo geral de resolução de nosso modelo de pneu. Isso realmente permite o uso de plataformas DiL e, com isso, tem o potencial de acelerar drasticamente o desenvolvimento do veículo, fornecendo aos motoristas profissionais acesso 'virtual' ao protótipo do veículo e/ou pneus incrivelmente cedo no processo. Os benefícios também se aplicam a plataformas Hardware-in-the-Loop (HiL) e até simulações regulares de “desktop” (ou “offline”). Para ajudar empresas a se adaptar a essa nova realidade e obter vantagem competitiva, a CAEXPERTS, parceira tecnológica SIEMENS, oferece projetos, simulações e consultorias em digitalização da engenharia. Tome a dianteira da corrida empresarial agora agendando uma reunião!

Você não faz ideia de como está fácil e barato ter acesso à supercomputadores de alto desempenho para as suas simulações de CFD com o STAR CCM+ da SIEMENS... Seja você uma grande corporação ou instituição, seja uma startup ou indústria iniciante no mundo de CFD. Vamos aprofundar de forma prática e didática este tema. Acompanhe: Sou Ricardo Damian, Diretor Técnico da CAEXPERTS, um entusiasta da simulação computacional, com mais de 25 anos de experiência em CAE, sempre ajudando as indústrias a implementar as tecnologias de simulação para resolver problemas industriais. Antigamente não era nada fácil usar CFD, usar computação de alto desempenho, tinha que saber UNIX, LINUX, programação vetorial, paralela, arquitetura de computação científica, ter muita dedicação e paciência. O Windows não era um sistema operacional para computação científica. Comecei a formação de base em Engenharia Mecânica na UFRGS, já com ênfase em CFD, no Centro de Super Computação da UFRGS. Depois fiz graduação sanduíche na Universidade de Stuttgart na Alemanha, estagiei no Centro de Pesquisas da BOSCH lá na Alemanha e depois na EMBRAER aqui no Brasil na volta. Depois fiz mestrado em Engenharia Química na COPPE/UFRJ, com uma turma fera em HPC. Usar CFD na época era uma dureza e rodar em um cluster era um privilégio que exigia muita preparação. Lá pelos anos 2000 começaram a aparecer os primeiros PCs com mais de um núcleo de processamento e os códigos de CFD já rodavam em Windows, mas com desempenho menor. Durante os próximos 10 anos, presenciei o início da utilização dos clusters de processamento paralelo nas universidades e centros de pesquisa brasileiros. Apenas algumas poucas grandes indústrias, com um à utilização de CFD já bem madura, tinham acesso à clusters de HPC. Atuava no CENPES da PETROBRAS apoiando os mais de 200 usuários de CFD da época a utilizarem os clusters, instalando, configurando, especificando, administrando, otimizando desempenho etc. Era uma atividade super técnica e que envolvia diversos profissionais. Lá por 2010 em diante o Windows começou a ficar bom para HPC, mas o Linux sempre reinou no assunto e reina até hoje. Hoje em dia, praticamente todas as simulações de CFD são realizadas em mais de 1 núcleo de processamento. Temos à disposição as CPUs com 4, 8, 10, 16, 20 núcleos de processamento, podendo operar com 8, 16, 32, 64 ou mesmo 128 Gb de RAM. Além disso, os códigos de CFD de última geração, como o SIEMENS Simcenter STAR CCM+, já permitem a utilização de novas tecnologias como processamento em arquitetura de GPU ou ARM. Ou seja, as Workstations de hoje em dia já permitem um alto desempenho de cálculo, o que torna simulações complexas de CFD à disposição de seus usuários iniciantes. Eu mesmo, no meu dia a dia de uso do STAR CCM+, preparo as simulações e rodo muitas delas no meu laptop pessoal e de trabalho, com processador i7 de 8 núcleos e 16 Gb de RAM. Aprendi desde cedo a simplificar bem as simulações. Gosto muito de começar os estudos de CFD com simulações simplificadas, com uma malha grosseira, somente com os modelos físicos realmente necessários, construindo a confiança no modelo, testando a sensibilidade dos parâmetros (geométricos, operacionais, propriedades dos fluidos/partículas envolvidos), para então, se necessário, partir para HPC. Muitas vezes consigo chegar na solução final sem mesmo ir para um cluster. Essa é uma de minhas habilidades. Sou uma exceção, pois hoje em dia 80% das simulações de CFD no mundo ocorrem em clusters. Einstein uma vez disse que devemos tentar fazer as coisas da forma mais simples possível, mas não mais simples. Tenho total ciência de que existem muitos casos em que CFD precisa ir para computação paralela pesada, estudos transientes, turbulência detalhada (LES, DES, DNS), problemas multifásicos, com partículas (DEM), mudança de fase, transição de regime de escoamento, otimização de forma, otimização paramétrica, projeto de experimentos, projeto robusto, balanço populacional, malha móvel, vibração induzida por vórtices, aeroacústica, reações complexas com dezenas ou centenas de componentes, etc. Ter um cluster físico na sua empresa significa um investimento patrimonial da ordem de milhões de reais e altamente perecível (com 2 anos começa a dar problema de hardware, com 4 anos está desatualizado e com 6-8 anos é melhor desligar pois gasta muita energia), sendo que se gasta praticamente o mesmo valor em uma infraestrutura de CPD com ar condicionado, segurança de TI, software (SO, administração, etc) e precisa ter, pelo menos, um ótimo profissional de administração de clusters para conseguir deixar os serviços com disponibilidade. Então começou a surgir a disponibilização de servidores na nuvem, também para computação científica, e a coisa foi se profissionalizando para CFD também e por fim, hoje temos um grande leque de escolhas de empresas que alugam serviço de clusters das mais diversas formas. Recentemente, a SIEMENS lançou o Simcenter Cloud HPC, incialmente para o STAR CCM+, que realmente é uma tecnologia disruptiva. Por que disruptiva? Veja bem, agora você pode comprar créditos pré-pagos de horas de clusters, com máquinas de 141 a até 756 núcleos, que são realmente baratos (pois a utilização compartilhada na nuvem em larga escala barateia os custos), e começar a usar CFD na nuvem já. Além do nosso uso interno, estamos atendendo empresas dos mais diversos portes, que já estão começando o uso de CFD com acesso à HPC na nuvem, desde startups até indústrias consolidadas. CFD de alto desempenho nunca foi tão simples de usar e tão disponível em termos de investimento inicial. Por exemplo: Em uma simulação de CFD de um processo complexo, como o de fundição de peças de geometria complexas, onde um bom estudo detalhado necessita de uma malha de uns 5 milhões de elementos, transiente longo, passo de tempo adaptativo, várias fases (metal líquido e sólido, ar, areia e filtro poroso), acompanhamento de interface, transferência de calor conjugada (condução, convecção e radiação) e controle de vazão de preenchimento. Normalmente, em uma boa Workstation de 16 núcleos e 64 Gb de RAM, levaria umas 16hs para resolver o fluxo de processo todo (preenchimento, solidificação e esfriamento). Se levarmos para a nuvem a simulação fica pronta em 30 minutos. Isso muda tudo! Fonte: Aberdeen Group, Cloud accelerates digital transformation blog Rapidamente podemos fazer umas contas de retorno do investimento direto, considerando o custo de licença de software, de aluguel de hardware, depreciação, administração de TI, e o principal, custo do engenheiro de desenvolvimento de produto. E já adianto, vale muito a pena usar CFD na nuvem, olhando de qualquer ponto de vista. Mas e os custos indiretos? Qual é o custo de esperar semanas para projetar um molde? Qual é o custo de não testar muito o seu produto ou processo? Qual é o custo de não conhecer a fundo o comportamento do seu produto, equipamento, processo, planta? Qual é o custo de não testar os cenários mais críticos antes? Qual é o custo de ter que lançar um produto que ainda não foi exaustivamente testado? Qual é o custo de não fechar um negócio por que seu produto está usando muita matéria-prima e energia? Qual é o custo de ser o segundo colocado? Ou de a concorrência lançar algo melhor antes de você? Qual é o custo de um RECALL? Por incrível que pareça, ainda muitas empresas estão presas ao conceito de TER ativos imobilizados. Normalmente as indústrias investem pesado e a longo prazo na compra de máquinas para a fabricação de seus produtos. Os investimentos em engenharia do produto, processo, pesquisa, desenvolvimento e inovação tendem a serem menores. Quando se fala em investir em aluguel de software e de hardware na nuvem, surgem muitas objeções. As tecnologias digitais estão em plena evolução e a contratação do tipo As-A-Service é muito vantajosa. Do que vale uma eficiente fábrica de máquinas de escrever? Veja neste vídeo como é fácil realizar uma simulação na nuvem com o STAR CCM+. Espero ter ajudado a quebrar alguns paradigmas e a motivar a sua empresa em saber mais sobre como tornar as complexas simulações de CFD mais simples e disponíveis. Fale com a CAEXPERTS e entenda por que somos especialistas quando o assunto é ajudar a sua empresa a acelerar a inovação e competitividade com a engenharia digital!