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Após o sucesso na utilização do Simcenter 3D Smart Virtual Sensing para prever cargas para análise de resistência e fadiga combinando teste e simulação, o fluxo de trabalho bem integrado otimizou a eficiência de toda a equipe. Essa abordagem também inspirou a possibilidade de "medir o imensurável" em uma escala maior. Desafios na análise de durabilidade Ao analisar danos potenciais em todos os cenários de carga possíveis para validar um projeto, é essencial obter dados precisos sobre cargas operacionais. Para aqueles que não são especialistas em análise de durabilidade, projetar e validar estruturas mecânicas sob cargas estáticas e dinâmicas pode ser desafiador, especialmente ao buscar incluir cargas operacionais no estudo. Com o sensoriamento virtual inteligente, é possível obter cargas operacionais para análise de durabilidade. As informações resultantes sobre a vida útil restante são extremamente valiosas. Apesar das ferramentas especializadas disponíveis para análise detalhada, há também a necessidade de métodos mais simples e integrados para o dia a dia. O velho problema Tradicionalmente, strain gauges são instalados em protótipos para realizar testes de durabilidade e validação. O grande desafio está no fato de que danos críticos frequentemente ocorrem em áreas onde é difícil ou impossível obter medições diretas de deformação devido à limitação da geometria. A nova abordagem Para previsão de carga, o  Simcenter 3D Smart Virtual Sensing pode usar apenas alguns strain gauges em locais de fácil acesso para prever cargas operacionais. A questão era: essa abordagem poderia ser estendida para medir cargas não mensuráveis e prever falhas estruturais? O Simcenter 3D Smart Virtual Sensing 2412 introduziu um novo recurso – o Virtual Damage Sensor . Esse recurso permite melhorar a detecção de falhas estruturais, fornecendo uma solução prática para um problema recorrente. Implementação da solução Com a solução Smart Virtual Damage Sensor , é possível colocar alguns strain gauges em locais acessíveis para fornecer à ferramenta de detecção virtual inteligente os dados necessários. Isso permite a fusão de dados entre a medição física e o modelo FE, proporcionando medições em locais difíceis de medir fisicamente. Sensores virtuais oferecem resultados detalhados, incluindo deformação, estresse, velocidade e deslocamento. Além disso, os sensores virtuais recém-adicionados integram detecção virtual com análise de durabilidade para fornecer informações importantes sobre danos, como a vida útil restante, histórico de danos acumulados e incrementos de danos. Quando combinados, esses resultados oferecem insights sobre a durabilidade da estrutura, indicando quando os danos podem ocorrer e quanto tempo útil ainda resta. O fluxo de trabalho O processo para implementar essa solução segue as seguintes etapas: Etapa 1: Use o posicionamento ideal do sensor  Simcenter 3D Smart Virtual Sensing para determinar onde colocar os medidores de tensão física. Instrumentação paralela com Simcenter SCADAS RS Etapa 2: Realize testes físicos usando o Simcenter SCADAS e obtenha medições de deformação com cargas operacionais. Etapa 3: Preveja cargas operacionais alimentando as medições e o modelo de elementos finitos de ordem reduzida no Simcenter 3D Smart Virtual Sensing . Etapa 4: Conclua o estudo de durabilidade em Durabilidade especializada conectando-o aos eventos de detecção virtual inteligente. Etapa 5: Realize um estudo de durabilidade e descubra onde está a área de dano potencial. (As etapas 4 e 5 são uma maneira recomendada, mas opcional, de encontrar as áreas críticas). Etapa 6: Coloque sensores de danos virtuais na área de dano potencial e execute a solução de detecção virtual inteligente para obter informações sobre danos nos locais selecionados.   Os resultados Com esse fluxo de trabalho, é possível obter dados sobre a vida útil restante, o histórico de danos acumulados e os incrementos de danos, permitindo uma análise mais precisa da causa raiz do dano. Ao seguir esse processo, a análise de danos na estrutura torna-se mais eficiente e confiável. O Smart Virtual Damage Sensor é uma ferramenta valiosa para design e validação, oferecendo uma maneira prática de medir danos e avaliar a vida útil restante em locais críticos. Além disso, ao tornar o Virtual Damage Sensor uma solução em tempo real, também é possível implementar manutenção preditiva. Isso permite identificar problemas potenciais antes que ocorram, evitando tempo de inatividade dispendioso. A otimização do agendamento de tarefas de manutenção pode reduzir grandes fatores de segurança normalmente incluídos nos piores cenários, tornando a engenharia estrutural mais precisa e econômica. Agende uma reunião com a CAEXPERTS e descubra como o Simcenter 3D Virtual Damage Sensor pode transformar sua análise de durabilidade, tornando-a mais precisa e eficiente. Fale com nossos especialistas e leve sua engenharia estrutural para o próximo nível! WhatsApp: +55 (48) 98814-4798 E-mail: contato@caexperts.com.br

Não tente fazer isso em casa, a menos que você esteja simulando! Fuga Térmica: uma recapitulação Fuga térmica de baterias é um fenômeno perigoso em que a célula da bateria superaquece incontrolavelmente. Um loop de feedback autossustentável ocorre em que a bateria recebe uma certa quantidade de aquecimento e, se não for resolvido, isso, por sua vez, aciona uma série de reações químicas dentro da célula da bateria. Essas reações liberam ainda mais calor e gases, o que pode resultar em enorme acúmulo de pressão dentro da bateria. Gases de ventilação extremamente quentes (mais de 1000 o C!) e combustíveis são então emitidos da célula da bateria. Quando esses gases se inflamam, o fogo se espalha para outras células da bateria e danos catastróficos podem ocorrer em um veículo elétrico, propriedade e, claro, apresenta um alto risco à vida. Assista a este pequeno vídeo que mostra a natureza violenta de um evento de fuga térmica: Deve ficar claro que esses cenários devem ser evitados, e os sistemas de bateria devem ser projetados para garantir uma operação segura se ocorrer um evento de fuga térmica. De fato, agora há várias regulamentações nacionais e internacionais que os fabricantes de células e veículos elétricos devem cumprir. Hora de testar? – Calorimetria de taxa acelerada (ARC) A maneira mais intuitiva de entender o comportamento das baterias quando elas passam por um evento de fuga térmica é replicar as causas da fuga térmica e ver como a bateria se comporta. No caso de superaquecimento, uma metodologia comum para entender a liberação de calor da bateria é um teste de calorimetria de taxa acelerada (“ARC”). Esses testes fornecem insights claros, mas vêm com alguns problemas: principalmente que os testes em si são caros, exigem acesso a instalações de teste e exigem um protótipo físico da célula da bateria! Claro, é aqui que a simulação pode se encaixar e permitir iterações rápidas de design no início do ciclo de design, com a segurança em mente. O Simcenter STAR-CCM+ já possui uma ampla gama de modelos e funcionalidades para modelagem e segurança de baterias, desde o design de células 3D até o conjunto completo de baterias e propagação térmica durante um evento descontrolado: Na versão 2502, será adicionada outro nível de funcionalidade – principalmente a capacidade de modelar fuga térmica detalhada em nível celular com o modelo Homogeneous Multiphase Complex Chemistry (HMMC). Química de fuga térmica Quando consideramos o interior de uma célula de bateria, então há vários sólidos (ânodo, cátodo e separadores), bem como eletrólito líquido. Quando ocorrem reações de fuga térmica, esses componentes podem reagir e se decompor para liberar gases inflamáveis, como hidrogênio e metano. Isso resulta em várias fases, todas reagindo entre si, por exemplo, multifásicas. Para capturar essa complexidade, foi desenvolvida uma estrutura na qual os estágios iniciais de um evento de fuga térmica podem ser modelados com modelagem química detalhada. Isso permite que os designers modelem explicitamente as reações fundamentais que são acionadas durante um evento de fuga térmica. As reações são consideradas como uma mistura homogênea, permitindo uma configuração simples e fácil em conjunto com nosso modelo multifásico de mistura. Além disso, tudo isso é construído em cima de um comprovado solver de química complexa, permitindo que as reações sejam facilmente definidas usando a importação de arquivo chemkin padrão e contabilizando as reações intra e interfase. Isso fornece uma funcionalidade de modelagem exclusiva para entender profundamente o comportamento das baterias. Por exemplo, pode-se configurar diretamente reações para decomposição/produção de SEI, decomposição de sal condutor, produção de fluoreto de hidrogênio e decomposição de cátodo; veja o exemplo de reações importadas para teste de fuga térmica acima. Vamos cozinhar – Aquecer-Esperar-Buscar Armados com uma nova ferramenta de modelagem, vamos aplicá-la à simulação de um teste ARC e ver como ele funciona. O teste ARC envolve um período inicial de aquecimento da bateria chamado Heat-Wait-Seek (HWS), em português Aquecer-Esperar-Buscar, onde a bateria é gradualmente aquecida antes de esperar para ver se as reações exotérmicas começam. Quando essas reações começam, nenhum calor é aplicado à bateria, e ela é deixada para continuar reagindo/autoaquecendo até o início da fuga térmica. Revelando a interação de reações e transição de fase durante o abuso térmico de baterias de íons de lítio https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2021.230881 Uma ótima coisa sobre ter essa funcionalidade de física dentro do Simcenter STAR-CCM+ é que podemos alavancar os recursos de automação. O processo de teste ARC pode ser facilmente implementado usando Simulation Operations and Stages sem nenhum script. E os resultados são excelentes: Como pode ser visto, o novo modelo HMMC pode capturar com precisão o início tanto da reação exotérmica quanto da fuga térmica. Ser capaz de capturar esse comportamento com precisão permite que contramedidas eficazes ou estratégias de mitigação, como escudos térmicos, sejam implementadas por engenheiros muito antes no processo de design de forma segura e econômica. Por exemplo, a geração de calor prevista dessa simulação pode ser usada como uma fonte de calor calculada com precisão diretamente em um modelo de nível de pacote maior, ou as composições de gás de ventilação previstas usadas para uma análise de combustão posterior. Um excelente exemplo de como a simulação é vital no ciclo de design da bateria. Agende uma reunião com a CAEXPERTS e descubra como podemos ajudar sua equipe a projetar sistemas de bateria mais seguros e eficientes, utilizando simulação avançada para prever e mitigar eventos de fuga térmica. Entre em contato agora e leve sua inovação para o próximo nível! WhatsApp: +55 (48) 98814-4798 E-mail: contato@caexperts.com.br

A atualização mais recente do Simcenter STAR-CCM+ 2502 traz melhorias essenciais em vários domínios, com foco em aumentar a velocidade da simulação, aprimorar a precisão do modelo e melhorar a integração em diferentes disciplinas de engenharia. Os principais avanços incluem uma tecnologia de movimento de malha eficiente para mover objetos, gerenciamento térmico de veículos mais rápido e simulações aerodinâmicas, troca de dados simplificada para E-machines e métodos sofisticados para modelar com precisão o início da fuga térmica da bateria, corrosão e comportamento complexo de fluidos não newtonianos. Esses desenvolvimentos são projetados para ajudar você a acelerar os ciclos de desenvolvimento, otimizar o desempenho do produto e facilitar a colaboração entre equipes, impulsionando, em última análise, a inovação e a eficiência em seus projetos. Simulações de segurança de bateria aprimoradas Os fabricantes de baterias enfrentam o desafio crítico de garantir a segurança, particularmente o risco de fuga térmica durante curtos-circuitos ou outras falhas. Ferramentas de modelagem tradicionais têm lutado para prever com precisão essas complexas reações químicas e eletroquímicas. Para resolver isso, a versão mais recente do Simcenter STAR-CCM+ 2502 apresenta o “Modelo de Química Complexa Multifásica Homogênea”, projetado para fornecer uma simulação detalhada dos comportamentos das células da bateria em condições adversas. Embora seja um modelo geral, o modelo de química complexa multifásica homogênea pode permitir que os projetistas modelem explicitamente as reações fundamentais que são acionadas durante um evento de fuga térmica, fornecendo insights detalhados sobre a resposta eletroquímica e térmica a um curto-circuito ou incidente de penetração de prego em uma bateria. Isso permite que os engenheiros obtenham insights mais profundos e projetem baterias com altos graus de segurança sem o custo de testes físicos. Essa capacidade aprimorada ajuda, em última análise, a prevenir acidentes, aumentar a confiança do consumidor e cumprir com regulamentações de segurança rigorosas. Análise avançada de corrosão A corrosão é um problema generalizado em muitos setores, levando a custos significativos de manutenção e tempo de inatividade do equipamento. As ferramentas de análise tradicionais geralmente falham em prever o início e a progressão da corrosão de forma eficaz, levando a falhas inesperadas. O Simcenter STAR-CCM+ 2502 integra o banco de dados Corrosion Djinn da Corrdesa para análise avançada de corrosão. Dados de polarização de alta qualidade descrevem a relação entre a queda de potencial na interface do material e a corrente elétrica específica e são entradas importantes para o solver de Potencial Eletrodinâmico do Simcenter STAR-CCM+ . O banco de dados de materiais Corrosion Djinn da Corrdesa hospeda a coleta de dados, incluindo polarização de superfície, derivada por meio de quantificação experimental rigorosa. Este recurso oferece aos engenheiros ferramentas robustas para simular e prever corrosão sob várias condições ambientais, usando dados de alta fidelidade. Como resultado, as indústrias podem projetar proativamente problemas potenciais de corrosão, estender a vida útil do equipamento e reduzir significativamente os custos de manutenção. Modelagem precisa de fluidos complexos Na indústria de processamento de alimentos, prever com precisão o comportamento de fluidos complexos, como maionese, que exibem características não newtonianas, apresenta desafios significativos. Esses fluidos podem se comportar como um sólido em níveis de tensão de cisalhamento mais baixos antes de se moverem como um fluido em níveis de tensão elevados. Esse comportamento está complicando os processos de produção e o controle de qualidade. Em resposta, o Simcenter STAR-CCM+ 2502 introduz Modelos de Fluidos Não-Newtonianos Generalizados, a saber, Limite de Tensão de Escoamento e Viscosidade de Escoamento para leis Cross e Carreau-Yasuda Não-Newtonianas. Esses modelos avançados de viscosidade capturam os comportamentos intrincados desses fluidos Bingham complexos sob tensão com mais precisão do que nunca. Ao simular o comportamento desses fluidos, os engenheiros podem prever com precisão como eles agirão no mundo real, otimizando assim os processos de fabricação e envase. Cobertura de pulverização uniforme para várias aplicações Alcançar uma cobertura de pulverização uniforme é essencial em indústrias que vão da agricultura à fabricação automotiva, onde afeta tudo, desde a produção agrícola até o acabamento da pintura. A variabilidade neste processo pode levar à ineficiência e ao desperdício, representando um desafio logístico substancial. Em muitos desses casos, o injetor de bico de leque plano fornece um padrão de pulverização uniforme e plano de uma fina folha de líquido em forma de leque. Na agricultura, os bicos de leque plano são, por exemplo, essenciais para fornecer cobertura de pulverização uniforme em aplicações aéreas de pesticidas. Da mesma forma, esses tipos de injetores são usados ​​para limpeza e desengorduramento, revestimento e pintura, resfriamento e umidificação, lubrificação, tratamento de superfície e controle de poeira. O modelo Flat Fan Nozzle Injector no Simcenter STAR-CCM+ 2502 facilita a configuração rápida e fácil desses injetores. Resultados precisos são obtidos pelo método Linear Instability Sheet Atomization (LISA). Essa tecnologia garante aplicação uniforme em operações variadas, melhorando a utilização de recursos e a eficiência do processo. Em última análise, isso leva a reduções em desperdício e custos, contribuindo para práticas de produção mais sustentáveis ​​e ecologicamente corretas. Otimização mais rápida baseada em adjuntos Métodos de otimização adjunta dependem de uma série de simulações múltiplas, nas quais o solver adjunto é executado em cada etapa. Considerando que o solver adjunto é muito caro em termos de recursos computacionais, esses estudos de otimização facilmente atingem o limite de viabilidade. As melhorias algorítmicas feitas no Simcenter STAR-CCM+ 2502 para o solver adjunto com discretização de segunda ordem melhoram drasticamente a taxa de convergência, reduzindo significativamente o tempo total de retorno. Além disso, essa melhoria reduz a necessidade de retornar à discretização adjunta de primeira ordem para uma convergência robusta, melhorando assim a precisão das sensibilidades adjuntas computadas. O tempo de simulação reduzido e os resultados de maior qualidade permitem que os engenheiros explorem e realizem projetos ideais de forma muito mais eficiente e eficaz. Simulações rápidas e escaláveis ​​de objetos em movimento Muitas aplicações, como imersão em tinta e enchimento de garrafas, envolvem o movimento de um corpo sólido que afeta o movimento de um fluido. Para capturar o movimento, a abordagem de malha overset oferece flexibilidade e precisão ao utilizar uma malha de fundo combinada com uma malha móvel ajustada ao corpo. Essa configuração garante alta qualidade de malha perto dos limites de objetos em movimento, levando a resultados precisos. No entanto, essa precisão tem o custo de maior complexidade, o que resulta em maiores despesas computacionais e dimensionamento abaixo do ideal. A nova abordagem Virtual Body, disponível na nova versão do Simcenter STAR-CCM+ 2502 , elimina a necessidade de duas malhas separadas e oferece uma alternativa mais econômica, escalável e fácil de configurar em comparação com o método overset para diversas aplicações validadas. Além disso, também proporciona uma solução mais estável em cenários que envolvem espaços estreitos. Simulações de malha deslizante mais rápidas em GPUs e CPUs Muitas aplicações, como aerodinâmica externa de veículos com rodas giratórias, exigem movimento de corpo rígido (RBM) para capturar fenômenos de fluxo transitórios e instáveis. Isso emprega as interfaces de malha deslizante, também conhecidas como interfaces não conformes. Tradicionalmente, em tais cenários, a interseção da interface é realizada em cada passo de tempo. Devido à complexidade do algoritmo intersetorial e seu alto requisito de dados de interface, o desempenho das malhas deslizantes quando implantadas em grandes contagens de núcleos ou usadas com GPUs foi restrito. Caso (contagem de células) Tempo total de simulação (min) Sem cachê Tempo total de simulação (min) Cachê Número de CPU/GPUs Acelerar Caso 1 (120 M) 165,6 149,8 8 GPUs A100 10% Caso 2 (150 M) 223 187,4 8 GPUs A100 16% Caso 3 (38 M) 862 470 8 GPUs A100 45% Caso 4 (140 M) 13 horas 10,5 horas 16 GPUs V100 19% Caso 5 (136 M) 50,7 horas 44,9 horas 1600 núcleos 12% A nova estratégia de cachê de interface de limite disponível na nova versão do Simcenter STAR-CCM+ 2502 permite que os dados da interface sejam calculados apenas uma vez e reutilizados para as etapas de tempo subsequentes, reduzindo significativamente o tempo de simulação de malha deslizante em CPUs e GPUs. Simulações mais rápidas de gerenciamento térmico de veículos em GPUs A indústria automotiva é constantemente pressionada a aumentar a eficiência energética enquanto gerencia o calor gerado durante a operação, um aspecto desafiador do design de veículos. Ao mesmo tempo, os benefícios das GPUs para resolver simulações de CFD de forma mais rápida e eficiente em termos de energia são inquestionáveis. Com o Simcenter STAR-CCM+ 2502 , será ampliado ainda mais a gama de aplicações de gerenciamento térmico que você pode realizar em CPUs e GPUs por meio da adaptação de mais solvers nativos para GPU. O novo método GPU-native Actual Flow Dual Stream Heat Exchanger aproveita a aceleração da GPU para executar simulações complexas de VTM. Outras aplicações incluem simulações CHT mais rápidas de faróis, utilizando os solvers de energia segregado e acoplado nativos para GPU em regiões de casca sólida, além de análises mais rápidas de Baterias CHT e resfriamento de eletrônicos, graças aos métodos de propriedades de materiais ortotrópico, anisotrópico e transversamente isotrópico nativos para GPU. Isso aumentará seu rendimento e opções de hardware, enquanto uma arquitetura de solver unificada para CPU e GPU garante resultados consistentes. Como resultado, você poderá realizar mais simulações de gerenciamento térmico em menos tempo, aumentando a produtividade e acelerando os ciclos de desenvolvimento. Automação nativa de fluxos de trabalho avançados de aerodinâmica e turbomaquinaria Simulações complexas envolvendo múltiplos fenômenos físicos ou estágios operacionais variados podem ser trabalhosas de configurar, frequentemente exigindo scripts e configurações intrincados. O recurso Stages dentro do Simcenter STAR-CCM+ simplifica esse processo. Ele fornece uma interface amigável para definir e gerenciar estágios de simulação, reduzindo o tempo de configuração e permitindo que os engenheiros se concentrem mais na análise e menos na configuração. Com o Simcenter STAR-CCM+ 2502 estágios tornam-se disponíveis para uma gama ainda mais estendida de aplicações: com o suporte de modelos de equilíbrio harmônico e turbulência de equilíbrio harmônico, você pode lidar com fluxos de trabalho de simulação de turbomáquinas com facilidade. O suporte de estágios para Moving Reference Frame e Rigid Body Motion simplifica os fluxos de trabalho com uma mudança de estado estável para transitório, como aerodinâmica externa com peças rotativas. O método Stages não apenas acelera o fluxo de trabalho da simulação, mas também aumenta significativamente a produtividade e atenua potenciais erros de configuração. Troca de dados simplificada para projeto de máquinas eletrônicas A colaboração entre projetistas de máquinas elétricas e engenheiros de dinâmica de fluidos computacional é frequentemente dificultada por formatos e sistemas de dados incompatíveis. O formato “Simcenter Data Exchange (SCDX)”, recentemente implementado no Simcenter STAR-CCM+ 2502 , resolve esses problemas garantindo uma transferência de dados suave e eficiente entre diferentes ferramentas de software e equipes. Essa capacidade de integração facilita um fluxo de trabalho mais coeso, reduzindo erros e permitindo uma conclusão mais rápida do projeto por meio de colaboração aprimorada. Esses são apenas alguns destaques do Simcenter STAR-CCM+ 2502 . Esses recursos permitirão que você projete produtos melhores mais rápido do que nunca, transformando a complexidade da engenharia atual em uma vantagem competitiva. Suporte multiversão para Simcenter X HPC Enfrentando um projeto CFD urgente que requer capacidade HPC imediata? Questionando investimentos massivos de CAPEX para clusters HPC no local? Cansado da complexa configuração de TI associada à execução de software CFD em provedores de nuvem de terceiros? Simplesmente não está interessado em esperar na fila? O Simcenter X HPC permite que você desbloqueie ganhos de produtividade com o poder da simulação de nuvem pronta para uso. Execute suas simulações Simcenter STAR-CCM+ a qualquer momento na nuvem, direto do Simcenter STAR-CCM+ em 3 cliques. Sem filas envolvidas, sem sobrecarga de TI, sem investimentos em hardware HPC no local. Para aproveitar ao máximo o Simcenter X HPC, com o lançamento do Simcenter STAR-CCM+ 2502 , você terá acesso imediato à versão mais recente. Junto com a 2502, várias versões do Simcenter STAR-CCM+ agora estão disponíveis no Simcenter X HPC, incluindo as versões anteriores 2410, 2406, 2306. Use clusters de tamanhos de 100s a 1000s de núcleos, instantaneamente com alguns cliques. 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A segurança no trabalho deve ser uma prioridade em qualquer operação, mas, em emergências, a tomada de decisão rápida e assertiva pode ser a diferença entre a vida e a morte. Para aumentar a segurança do operador durante atividades realizadas em altura, é essencial determinar a velocidade máxima do vento para uma operação segura. Esse é um exemplo clássico de uma operação utilizando o rapel. Nessas condições, o operador enfrenta ventos de alta velocidade, o que pode causar oscilações durante o trabalho e potencialmente resultar em colisões com outros equipamentos ou objetos. Mas como antecipar e planejar respostas para esses eventos? É aqui que a simulação CAE faz toda a diferença.   Simulação CAE   A sigla CAE (Computer-Aided Engineering) refere-se à Engenharia Assistida por Computador, uma tecnologia que utiliza softwares para simular e analisar projetos de engenharia. Essa ferramenta permite prever o comportamento de um produto antes de sua construção física, auxiliando no desenvolvimento e aprimoramento de projetos. A simulação CAE é aplicada em diversas áreas, incluindo análises estruturais, de fluidos, térmicas e eletromagnéticas. As técnicas mais conhecidas e utilizadas são a Análise por Elementos Finitos (FEA) e a Fluidodinâmica Computacional (CFD) .   Os benefícios da simulação CAE para as empresas são:   Maior eficiência, confiabilidade e qualidade Redução de custos Redução do tempo empregado no desenvolvimento do produto Eliminação ou redução da quantidade de protótipos de testes a serem construídos Aumento da competitividade   A simulação CAE permite recriar digitalmente diversos cenários, como por exemplo, analisando fatores como condições de queda, interação com o ambiente, desempenho dos equipamentos de segurança e estratégias de retirada emergencial. Com essas informações, é possível aprimorar equipamentos, otimizar protocolos e desenvolver treinamentos mais eficazes para aumentar a segurança dos trabalhadores e equipes de resgate.   A Importância do planejamento para emergências   Emergências como quedas, vazamentos ou incêndios podem ocorrer mesmo com medidas preventivas rigorosas. A diferença está em quão bem a equipe e os sistemas estão preparados para lidar com essas situações. A simulação CAE transforma o imprevisível em algo controlável, permitindo: Respostas mais rápidas : Equipar as equipes com informações detalhadas e planos de ação prontos. Redução de danos : Minimizar os impactos para o trabalhador e para a operação. Prevenção de tragédias : Desenvolver estratégias para evitar que situações similares ocorram novamente.   Simulação   O operador, com massa de 90 kg, está suspenso por uma corda, simulando um rapel em uma torre de 50 metros. A análise considera as forças atuantes, tais como peso, força devido ao vento e à interação turbulenta e a tração na corda. A simulação permite incluir uma curva de velocidade do ar em relação à altura, tornando a avaliação do fluxo de ar mais precisa, considerando turbulência e interação com o ambiente. A inclusão da curva de velocidade do ar na simulação permite avaliar como as correntes de vento influenciam a oscilação do operador durante o rapel. A intensidade e a direção do vento afetam seu movimento, impactando equilíbrio e estabilidade. Com essa análise, é possível prever esses efeitos, auxiliando na compreensão das forças externas e seu impacto na segurança e no desempenho da operação. Além disso, os dados obtidos permitem otimizar o planejamento das atividades em altura e selecionar os equipamentos mais adequados para reduzir riscos.   Durante a simulação, foi possível determinar a força aplicada na corda, considerando as condições ambientais e as características da operação em rapel. Fatores como a velocidade do vento e movimentos bruscos influenciaram diretamente essa força. Em cenários de ventos fortes, com velocidade de 15 m/s, a força na corda atingiu um pico de 3000 N, o que pode atingir o limite de ruptura da corda. Esse resultado ressalta a importância de avaliar as condições ambientais e operacionais para garantir a segurança, além da necessidade de escolher cuidadosamente os materiais e equipamentos utilizados em atividades de risco. Compromisso com a vida   A aplicação de simulações numéricas vai além de inovação; é uma demonstração de comprometimento com a segurança e o bem-estar dos trabalhadores. Em momentos de emergência, onde decisões precisam ser tomadas em segundos, ter a confiança de que cada detalhe foi analisado e planejado pode salvar vidas.   Se você deseja explorar como a simulação CAE pode transformar a segurança no trabalho, otimizando a prevenção e a resposta a emergências, entre em contato. Vamos juntos construir ambientes mais seguros e proteger o que há de mais valioso: as pessoas. Agende uma reunião com a CAEXPERTS e descubra como a simulação CAE pode transformar a segurança no seu ambiente de trabalho! Com tecnologia avançada e análises detalhadas, ajudamos sua empresa a prevenir riscos, otimizar processos e proteger vidas. Entre em contato agora e leve a segurança operacional para o próximo nível! WhatsApp: +55 (48) 988144798 E-mail: contato@caexperts.com.br

O software Simcenter Amesim , que permite que engenheiros avaliem e otimizem virtualmente o desempenho dos sistemas, agora pode ser usado para recriar as notáveis ​​conquistas do helicóptero Ingenuity Mars, apelidado de “Ginny”, que completou seu último voo na superfície marciana há um ano. Esta missão avançou significativamente nosso conhecimento de voo motorizado e controlado em outro planeta, servindo como fonte de inspiração para engenheiros e entusiastas do espaço. Como afirmou o administrador da NASA Bill Nelson, a jornada do Ingenuity representa um marco inovador na exploração humana. “Helicóptero acima do Perseverance em Marte” – Crédito: NASA/JPL-Caltech Voos inovadores da Ingenuity em Marte Quando o rover Perseverance pousou em Marte em fevereiro de 2021, ele carregava um pequeno companheiro – o Ingenuity Mars Helicopter. Este helicóptero robótico de 4 libras (1,8 kg) foi a primeira aeronave motorizada e controlada a voar em outro planeta. Ao longo de sua missão, o Ingenuity excedeu em muito suas especificações de projeto originais. Em vez dos cinco voos de teste planejados, o Ingenuity completou 72 voos, viajando mais de 17 quilômetros (11 milhas) e atingindo altitudes de até 24 metros (79 pés). O Ingenuity ganhou a capacidade de selecionar autonomamente locais de pouso em terrenos traiçoeiros. Ele também lidou com um sensor com defeito, limpou-se após tempestades de poeira, operou de 48 campos de aviação diferentes e realizou três pousos de emergência. Notavelmente, o helicóptero sobreviveu até mesmo ao rigoroso inverno marciano. No entanto, o frio extremo do inverno representou um desafio significativo. Projetado para operar durante a estação mais amena da primavera, o Ingenuity não conseguiu alimentar seus aquecedores durante as noites geladas de Marte. Isso resultou no computador de voo congelando e reiniciando periodicamente, um fenômeno conhecido como "quedas de energia". Para resolver esse problema, a equipe do Ingenuity teve que redesenhar as operações de inverno do helicóptero para mantê-lo voando. Esses voos forneceram dados inestimáveis ​​e demonstraram a viabilidade do voo motorizado em Marte, abrindo caminho para futuras explorações aéreas. O voo final do Ingenuity em 18 de janeiro de 2024 marcou o fim de sua missão inovadora, mas o legado deste pequeno helicóptero continua vivo. Seu sucesso inspirou o desenvolvimento de plataformas aéreas ainda mais ambiciosas para a futura exploração de Marte. Simulando voos do Ingenuity com o Simcenter Amesim Para comemorar o aniversário do último voo do Ingenuity, a Siemens desenvolveu um demonstrador de simulação de sistema que replica os principais aspectos do voo do helicóptero usando o Simcenter Amesim . Modelo de física de voo Ingenuity no Simcenter Amesim O Simcenter Amesim é uma poderosa plataforma de simulação multifísica que permite aos engenheiros modelar e analisar sistemas complexos, incluindo dinâmica de voo, gerenciamento de energia, orientação, navegação e controle de veículos aéreos como o Ingenuity. Este demonstrador recria os desafios únicos de voar em Marte, incluindo a fina atmosfera do planeta, baixa gravidade e temperaturas extremas. Ao modelar com precisão a física do voo do Ingenuity, os requisitos de energia de seus sistemas e os algoritmos de controle que guiaram seus movimentos, o demonstrador fornece uma simulação realista das notáveis ​​realizações do helicóptero. Por meio desta simulação, os usuários podem explorar as compensações de design e decisões de engenharia que foram levadas em conta no desenvolvimento do Ingenuity, obtendo uma compreensão mais profunda dos desafios técnicos superados pela equipe da NASA . Além disso, o demonstrador serve como uma ferramenta valiosa para testar e validar novos conceitos de plataforma aérea para a futura exploração de Marte. Experimente a emoção dos voos da Ingenuity Para comemorar o aniversário do último voo do Ingenuity, convidamos você a experimentar a emoção dessa conquista histórica por meio do demonstrador de simulação de sistema baseado no Simcenter Amesim . Mergulhe nos detalhes da física de voo, gerenciamento de energia, orientação, navegação e controle do Ingenuity e veja como essa tecnologia inovadora pode ser replicada e avançada usando ferramentas de simulação de última geração. O demonstrador pode ser acessado no software abrindo o recurso de ajuda integrado. Se você não for um usuário do Simcenter Amesim , pode iniciar seu teste gratuito agora. O software Simcenter Amesim faz parte das soluções de simulação e teste do portfólio Simcenter que você pode aproveitar para impulsionar a produtividade, obter melhores designs mais rapidamente e garantir resultados bem-sucedidos do programa espacial. Isso é particularmente crucial devido à crescente complexidade dos sistemas em cada nova geração de aeronaves e espaçonaves. À medida que os engenheiros se esforçam para ultrapassar limites e alcançar a inovação, eles frequentemente encontram problemas inesperados e enfrentam atrasos dispendiosos no programa. Para lidar com esses desafios, uma nova abordagem é necessária, com foco em processos mais rápidos e econômicos que não apenas mantenham, mas também aprimorem o desempenho e a conformidade. Isso envolve impulsionar a transformação digital para obter uma vantagem competitiva. Quer levar suas simulações a um novo patamar? 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Simulando o desempenho dos componentes do Telescópio Espacial James Webb Desafios Projetar um telescópio espacial de próxima geração Sistemas de coordenadas fornecidos por várias fontes Operar em temperaturas próximas ao zero absoluto Resultados Padronizar no Femap encurta a curva de aprendizado A visualização identifica falhas potenciais em componentes Encontrar e corrigir problemas potenciais muito antes do telescópio ser lançado Centro de voo espacial Goddard da NASA O NASA Goddard Space Flight Center é o lar da maior organização dos Estados Unidos de cientistas, engenheiros e tecnólogos combinados que constroem espaçonaves, instrumentos e novas tecnologias para estudar a Terra, o sol, nosso sistema solar e o universo. Nomeado em homenagem ao pioneiro americano em foguetes Dr. Robert H. Goddard, o centro foi estabelecido em 1959 como o primeiro complexo de voo espacial da NASA . Goddard e suas diversas instalações são essenciais para a realização das missões de exploração espacial e descoberta científica da NASA . Construindo uma máquina do tempo O uso do software Femap™ da Siemens PLM Software está ajudando a NASA a desenvolver uma máquina do tempo. Programado para ser lançado em 2018, o Observatório do Telescópio Espacial James Webb (JWST) operará 1,5 milhão de quilômetros acima da Terra. Sua missão é ambiciosa: examinar cada fase da história cósmica "dos primeiros brilhos luminosos após o Big Bang à formação de galáxias, estrelas e planetas à evolução do nosso próprio sistema solar", de acordo com o site do JWST. O telescópio olhará anos-luz para o passado. Considerado a próxima geração – não a substituição – do Telescópio Espacial Hubble, o JWST é um telescópio infravermelho que permite a visualização de objetos mais distantes e altamente deslocados para o vermelho. O Hubble é usado para estudar o universo em comprimentos de onda ópticos e ultravioleta. O JWST também será maior que o Hubble, que tem aproximadamente o tamanho de um grande caminhão trator-reboque. Com 22 por 12 metros, o JWST será quase tão grande quanto um Boeing 737. Totalmente implantado, o JWST contará com um espelho refletor com sete vezes mais área de coleta do que o Hubble. O telescópio será lançado ao espaço no topo de um foguete Ariane 5 da plataforma de lançamento da Agência Espacial Europeia (ESA) na Guiana Francesa. O JWST terá um lado quente e um lado frio, com o lado quente consistindo da nave espacial observatório, que gerencia o apontamento e a comunicação, e um escudo que bloqueia o calor e a radiação do sol, da Terra e da lua. O lado frio do JWST, operando em temperaturas próximas do zero absoluto, é onde a ciência acontecerá. Quatro instrumentos principais estarão em operação, incluindo a câmera de infravermelho próximo ou NIRCam, fornecida pela Universidade do Arizona. Outros instrumentos principais incluem o espectrógrafo de infravermelho próximo (NIRSpec), fornecido pela ESA, com instrumentação adicional fornecida pelo Goddard Space Flight Center (GSFC) da NASA ; o instrumento de infravermelho médio ou MIRI, fornecido em conjunto pela ESA e pelo Jet Propulsion Laboratory (JPL) da NASA e o sensor de orientação fina/gerador de imagens de infravermelho próximo e espectrógrafo sem fenda, fornecidos pela Agência Espacial Canadense. No total, há mais de 1.000 pessoas em 17 países diferentes trabalhando no JWST, incluindo parceiros acadêmicos e industriais como ATK, Ball Aerospace, ITT, Lockheed Martin, Northrop Grumman (o contratante principal) e o Space Telescope Science Institute. Vários aplicativos de análise alimentam o Femap Projetar, testar, construir e montar o JWST é um esforço de equipe, ocorrendo em três continentes. Os instrumentos agora em desenvolvimento estão sendo testados usando uma variedade de solucionadores de engenharia auxiliada por computador (CAE) para análise modal, térmica, de distorção térmica e estrutural. Colando todo esse trabalho de análise e simulação está o Femap , o aplicativo padrão da equipe do JWST para pré e pós-processamento. “Usamos o Femap como pré e pós-processador”, diz Emmanuel Cofie, que lidera a análise de distorção térmica no ISIM (modelo de instrumento estrutural integrado). “A equipe de design mecânico nos fornece arquivos CAD e usamos o Femap para gerar malhas para nosso modelo matemático e, após a análise de elementos finitos, para extrair resultados e visualizar a condição e o estado da estrutura sob as várias condições de carga. É a principal ferramenta que usamos para visualização da estrutura em seus estados operacionais/de lançamento antes dos testes ambientais reais.” Como haverá apenas uma oportunidade para o JWST ter sucesso, cada parte e montagem de cada sistema precisa ser completamente testada na Terra para garantir que todos os instrumentos funcionarão perfeitamente sob as condições esperadas. Simular o desempenho do JWST na Terra é a única maneira de determinar se o observatório funcionará quando estiver no lugar. É um trabalho personalizado e único. Usando solucionadores CAE em conjunto com o Femap , os engenheiros da NASA conduzem simulações para garantir que cada parte não interfira com a outra e que as peças e montagens tenham resistência suficiente e possam suportar calor ou frio extremos e vibrações experimentadas durante o lançamento e condições normais de operação. "O Femap é uma ferramenta muito útil que é ao mesmo tempo muito acessível e também fornece alto valor", diz Mark McGinnis, líder do grupo de trabalho de distorção térmica na Goddard. "Ele nos permite realizar nossa missão de analisar o desempenho estrutural e térmico de peças e sistemas. O Femap é fácil de aprender e usar, e funciona bem com qualquer solucionador." Ele estima que o software seja usado frequentemente por pelo menos 75 engenheiros da NASA na Goddard. “Por exemplo, importaremos um modelo de submontagem de plano traseiro de um contratante e o preencheremos com 18 espelhos para visualizar como eles se juntam”, diz McGinnis, “Precisamos ter certeza de que as grades de interface são coincidentes como deveriam ser, e então usá-lo para construir as mais de 8 milhões de grades necessárias, o que cria um modelo muito grande do ponto de vista da computação. Montamos o modelo usando Femap .” A maioria dos engenheiros que trabalham no JWST usaram o Femap desde meados da década de 1990. Cofie lembra de usar o Femap durante o desenvolvimento do Hubble. “Nós o usamos muito naquela época e continuamos a usá-lo”, diz ele. “O Femap nos ajuda a entender as condições de carga para que possamos pegar uma estrutura, executar a análise e ver o que esquenta e o que esfria. Ele nos ajuda a visualizar se um modelo é viável ou não.” McGinnis concorda que a visibilidade que o Femap fornece no pós-processamento é uma vantagem fundamental. “Um engenheiro pode entender facilmente os resultados matemáticos de uma análise conduzida com um solver”, ele diz. “Mas visualizar os resultados da análise usando o Femap é um benefício importante, mostrando exatamente o que está acontecendo.” Agende uma reunião com a CAEXPERTS e descubra como a simulação avançada pode transformar seus projetos! Assim como a NASA utilizou o Femap para garantir o sucesso do Telescópio Espacial James Webb, nós podemos ajudar sua equipe a identificar falhas potenciais, otimizar o desempenho e encurtar a curva de aprendizado. Fale com nossos especialistas e leve sua engenharia ao próximo nível! WhatsApp: +55 (48) 988144798 E-mail: contato@caexperts.com.br

A análise de uma máquina de fluxo axial requer três dimensões por causa de seus caminhos de fluxo magnético tridimensionais inerentes. Assim, para prever com precisão seu desempenho, você deve considerar as interações complexas entre os componentes magnéticos 3D, especialmente para NVH e desempenho estrutural. Infelizmente, a análise 2D, com suas velocidades de resolução mais rápidas, negligencia um dos componentes, enquanto o FEA 3D é proibitivo em termos de tempo na exploração do projeto. Economize semanas de trabalho com um fluxo de trabalho EMAG de fluxo axial aprimorado Para reduzir o custo dos veículos elétricos, os fabricantes devem tornar seus conjuntos de força mais leves otimizando a densidade de potência de seus motores, uma característica em que os motores de fluxo axial se destacam. No entanto, a exploração necessária do design 3D será lenta e proibitiva. A solução é explorar conceitos iniciais com modelos analíticos equivalentes no Simcenter E-Machine Design . Assim que seu design inicial converge, ele é automaticamente enviado para o ambiente 3D do Simcenter 3D para uma análise multidisciplinar detalhada do motor. Portanto, a integração do Simcenter 3D e do Simcenter E-Machine Design , lançado em 2024, fornece uma solução empresarial que busca rapidamente um design de fluxo axial ideal. O design selecionado é então importado automaticamente para o Simcenter 3D , trazendo a geometria e a análise do EMAG para uma análise de validação multidisciplinar que inclui NVH, estrutural e CFD-térmico. A importação inclui a geração automática da geometria e da malha do EMAG. Máquina de fluxo axial com núcleo de ar Para dar mais suporte a máquinas de fluxo axial, a versão 2412 do Simcenter E-Machine Design agora oferece suporte a um novo modelo de núcleo de ar de estator para máquinas axiais, além das topologias de fluxo radial. Elas são importantes em aplicações de servocontrole de posição ultrapreciso e de funcionamento quase silencioso. Os estatores de núcleo de ar eliminam a ondulação de torque de cogging sem carga. Representação térmica precisa do motor elétrico no nível do sistema A representação térmica precisa do nível do sistema do e-motor afeta o dimensionamento do circuito de resfriamento e a capacidade da bateria. Portanto, simplificar demais o modelo térmico do motor resultará em trens de força caros. Uma solução há muito tempo é desejada para esse problema. Essa é uma representação térmica precisa, rápida e fácil de extrair do e-motor na forma de uma rede térmica de parâmetros concentrados (LPTN). No entanto, os analistas devem trabalhar por semanas para criar uma LPTN, que pode nem mesmo se adaptar a mudanças na topologia do rotor. Por exemplo, alternar de um PMSM interno para um tipo de raio ou topologia de rotor assistido por PM. O novo lançamento do Simcenter E-Machine Design 2412 e Simcenter AMESIM aborda esse desafio. Os modelos térmicos de máquinas síncronas de fluxo radial (BLDCs, PMSMs, etc.) do Simcenter E-Machine Design são automaticamente convertidos em LPTN no Simcenter AMESIM . O modelo LPTN criado é personalizável no nível do sistema AMESIM , ao mesmo tempo em que oferece suporte a vários pontos operacionais. Destaques da versão 2412 Esta versão 2412 do Simcenter E-Machine Design acelera o desenvolvimento de máquinas de fluxo axial. Ele permite que você pesquise rapidamente um projeto, que é então importado automaticamente para o Simcenter 3D . Isso acelera a consideração do EMAG em uma análise de validação multidisciplinar de NVH, Estrutural e CFD-térmica de parâmetros de projeto de máquina de fluxo axial. Além disso, para máquinas síncronas de fluxo radial (BLDCs, PMSMs, etc.), juntamente com o Simcenter AMESIM , as barreiras para modelos térmicos LPTN de e-motor precisos e rápidos foram abordadas. Agende uma reunião com a CAEXPERTS e descubra como otimizar o design de motores de fluxo axial com as soluções do Simcenter E-Machine Design ! Reduza o tempo de análise, melhore a precisão térmica e acelere sua inovação com nosso suporte especializado. Entre em contato agora e leve seus projetos ao próximo nível! WhatsApp: +55 (48) 988144798 E-mail: contato@caexperts.com.br

Simulação CFD incorporada em CAD A nova versão do software Simcenter FLOEFD 2412 agora está disponível em todas as suas versões CFD incorporadas em CAD e na versão incorporada Simcenter 3D . Esta versão oferece melhorias em aplicativos eletrônicos para fluxos de trabalho de análise térmica de PCB. Por exemplo, na área de processamento de dados EDA importados e posicionamento de componentes, há novas maneiras de adicionar bibliotecas e métodos mais rápidos para trocar modelos térmicos de componentes dentro do EDA Bridge . Os usuários também podem criar mais facilmente modelos térmicos de componentes de 2 resistores e LED diretamente na interface. Saiba mais sobre o manuseio aprimorado de material ausente para lacunas finas em montagens CAD complexas e continue lendo abaixo para descobrir muitos outros tópicos, como exemplos para automação de simulação, novas funcionalidades de localização de gráficos e metas e até mesmo recursos de processamento de simulação em lote. Para usuários do NX – Você também pode aprender sobre o recém-lançado NX CFD Designer , uma nova ferramenta de simulação nativa do NX acessível, alimentada pela tecnologia Simcenter FLOEFD , que oferece suporte a designers com um subconjunto de recursos comuns de fluxo de fluidos e análise térmica. Melhorias na análise térmica de PCB EDA Bridge: Bibliotecas e troca de modelos térmicos de componentes de PCB Posicionar e substituir modelos de componentes por modelos térmicos de pacote IC de fidelidade adequada como parte do processo de importação de dados EDA para o ambiente de ferramenta de resfriamento eletrônico pode ser uma tarefa manual demorada. Em resposta a uma solicitação popular do usuário, no Simcenter FLOEFD 2412 , há aprimoramentos no utilitário EDA Bridge para que você possa substituir mais facilmente componentes por modelos térmicos contidos em uma fonte de biblioteca existente. Bibliotecas – adicionando fontes Os usuários podem adicionar bibliotecas de fontes de componentes de arquivos locais, locais de rede mapeados ou vários locais. Dessa forma, você pode aproveitar as bibliotecas de componentes de suas organizações conforme as expande, ou se estiver importando bibliotecas de componentes do Simcenter Flotherm XT. Você adiciona fontes de dentro da biblioteca de componentes no EDA Bridge . Esta operação não modifica os arquivos de localização das fontes e você pode remover fontes de biblioteca sem impactar os arquivos onde elas estão localizadas. Você também pode atualizar as fontes para que fiquem mais adiante na janela Biblioteca de Componentes. Substituição de componentes na EDA Bridge – novos métodos Agora você tem as seguintes opções de substituição no EDA Bridge : 1) Substituir automaticamente (Substituir correspondência) Correspondido por nome do pacote, número da peça ou ID do modelo térmico Especifique o tipo de nível de modelo a ser usado 2) Substituir manualmente (Substituir componentes selecionados, únicos ou múltiplos) Também há suporte baseado em script para as operações de substituição acima, para que você possa aproveitar esses novos recursos em seus fluxos de trabalho automatizados. Assista ao pequeno vídeo ilustrativo abaixo. Um fluxo de trabalho é mostrado a partir de um modelo térmico detalhado sendo adicionado do utilitário Package Creator como uma fonte em uma biblioteca e, em seguida, as etapas no EDA Bridge são mostradas para substituir um componente simples selecionado usando a opção “replace matching”. O modelo é então PCB e os componentes substituídos são transferidos do EDA Bridge para o Simcenter FLOEFD para NX . Nova opção adicional de conscientização: Ao transferir do EDA Bridge para o Simcenter FLOEFD , agora você pode selecionar importar componentes do EDA Bridge como peças ou corpos, dependendo de sua preferência. Portanto, você pode especificar se deseja uma única peça multicorpo ou um conjunto de peças com base em sua preferência. Explorador de componentes: criação de modelos de componentes térmicos e LED 2R Quando você tem um modelo de nível de placa com um alto número de componentes e quer criar e editar as representações térmicas dos componentes, isso pode ser demorado e também há potencial para erros em uma abordagem de entrada manual repetida para essa tarefa. Agora você pode especificar componentes LED ou 2R usando o Component Explorer diretamente no Simcenter FLOEFD 2412 rapidamente e também aproveitar a importação do Excel de dados de recursos tabulares. Procedimento de modelos 2R Especifique a potência na coluna de 2 resistores Selecione o tipo de componente Ou para uma lista de componentes, você pode preencher a planilha Component List Excel com 2 parâmetros de resistor e então importá-la para o component explorer para criar todos os recursos instantaneamente. Isso é ilustrado no vídeo a seguir: Como exportar todas as temperaturas dos componentes rapidamente – um lembrete sobre o uso do Heat Flux Plot Enquanto no tópico navegando e selecionando múltiplos componentes, um lembrete para os usuários de que você pode usar o gráfico de fluxo de calor para selecionar múltiplos componentes ou todos os componentes e então exportar em formato tabular para temperaturas de componentes do Excel. Aprenda como neste vídeo abaixo. Ele começa com um modelo resolvido observando temperaturas de superfície e gráficos de fluxo habilitados e mostra as etapas para exportar temperaturas de componentes: LEDs: especificando recursos individualmente ou para vários modelos O vídeo a seguir mostra a seleção de todos os componentes de LED no Component Explorer e, em seguida, a edição do valor de amperagem e do tipo de LED diretamente para os LEDs selecionados ou a importação de uma tabela de informações atualizadas por meio de uma planilha do Excel. Explorador de componentes: listagem e soma de energia de fonte de superfície É vantajoso em estudos de gerenciamento térmico ter uma maneira clara de ver diferentes fontes de energia em uma placa e considerar as contribuições gerais do orçamento de energia. Dentro do explorador de componentes, uma nova coluna foi adicionada para refletir a energia da fonte de superfície. O vídeo a seguir compara a visualização de uma única fonte com a visualização de um grupo de fontes no Explorador de Componentes. Smart PCB e Simcenter FLOEFD API Automation: exportação/importação SVG Para auxiliar na automação de análises hipotéticas automatizadas e orientadas por script, aproveitando a API Simcenter FLOEFD , os usuários identificaram como vantajoso poder modificar regiões de cobre em um Smart PCB após ele ser importado para o Simcenter FLOEFD 2412 . Para dar suporte a isso, funções foram adicionadas à API para exportar e importar um Smart PCB de e para um conjunto de arquivos SVG. Comandos de script de exportação e criação e tags SVG para que você possa preencher áreas com cobre são detalhados na documentação do Centro de Suporte para usuários. Manuseio de materiais na simulação CFD de pequenas lacunas em montagens: recurso Preencher Lacunas Finas Lacunas finas geralmente estão em montagens CAD. Por exemplo, elas podem estar entre componentes aquecidos e dissipadores de calor em um PCB ou são lacunas entre peças coladas que podem existir em modelos. Essas lacunas devem ser preenchidas com Materiais de Interface Térmica (TIMs) ou cola durante o procedimento de montagem. Para modelos de simulação com lacunas não preenchidas, sua presença pode impactar os resultados térmicos. No Simcenter FLOEFD 2412 , você pode optar por preencher células de malha dentro de uma lacuna com material sólido específico automaticamente de acordo com o valor do critério de espessura. Isso é mais rápido do que criar peças de geometria específicas no modelo CAD para preencher a lacuna. A malha e a forma criadas podem ser visualizadas com o estágio de ferramentas de pós-processamento. O vídeo a seguir ilustra as etapas envolvidas para aproveitar esse novo recurso. Análise estrutural: elementos de 2ª ordem Esta versão introduz elementos de 2ª ordem para reduzir a dependência de overmeshing para alguns modelos para manter a precisão, por exemplo, modelos como placas finas com gradientes de temperatura significativos através deles como uma carga de temperatura. Isso é selecionado no controle de cálculo e na configuração do tipo de elemento Nastran para 2ª ordem. Elementos de 2ª ordem permitem que você aproveite uma malha mais grossa, ao mesmo tempo em que se aproxima de uma precisão próxima a uma ordem de magnitude de uma solução de malha fina de 1ª ordem. Locais de metas mínimas e máximas É útil ter coordenadas de pontos de parâmetros mínimos ou máximos em um modelo de simulação ao explorar o espaço de design ou cenários operacionais. Igualmente valioso é especificar coordenadas para uma função objetiva específica em um estudo paramétrico. Agora você pode designar um ponto de volume ou uma meta de superfície dentro do campo Expressão de Equação. Funções para localizar um ponto de volume ou meta de superfície estão disponíveis em "Equação de Meta", e as expressões são escritas das seguintes maneiras: GoalLocationX({Nome do Objetivo}) GoalLocationY({Nome do Objetivo}) GoalLocationZ({Nome do Objetivo}) Onde "Nome do Objetivo" é o nome da superfície mínima ou máxima ou meta de volume. No vídeo a seguir você pode observar a configuração. Neste vídeo de demonstração simples abaixo, há uma lente e o objetivo é alavancar a modelagem de radiação em um estudo transiente em torno do movimento da fonte para observar a intensidade do hotspot e a posição criada em uma superfície. O objetivo é rastrear o movimento do hotspot pela superfície usando um gráfico de posição do valor máximo do fluxo de radiação. Explorando resultados: Gráfico de bolhas para estudos paramétricos Agora você pode comparar pontos de design do estudo paramétrico resultante para otimização multiparâmetro usando um gráfico de bolhas. Isso significa que você pode avaliar até 4 parâmetros dessa forma clara em um gráfico. Automação de simulação: novos exemplos para a API Simcenter FLOEFD A nova API Simcenter FLOEFD foi introduzida na versão 2312, com suporte Python adicionado na versão 2406. Na versão mais recente Simcenter FLOEFD 2412 , novos exemplos e aprimoramentos foram adicionados. Agora você pode encontrar os seguintes exemplos: Meios porosos Objetivo da equação Exportação/Importação de PCB Inteligente Superfície de radiação e fontes Exemplos de LED e dois resistores Material Sólido Você também pode descobrir mais sobre como controlar o número de núcleos para um cálculo, importar mapas de energia, definir subdomínios e uma lista completa de outros aprimoramentos. Processamento de resultados em lote para resultados intermediários Se você estiver usando qualquer operação orientada por linha de comando para análise em lote ou análise em lote baseada em servidor e quiser exportar dados de resultados gráficos intermediários e baseados em Excel, observe que você pode fazer isso a partir do Simcenter FLOEFD 2412 . Isso tem vantagens para rastrear campos de parâmetros durante uma execução de simulação no lado do servidor e evita o processamento e a sobrecarga de tempo de cópia frequente de grandes arquivos binários de dados de volta localmente. Apresentando o NX CFD Designer A Siemens Digital Industries Software oferece suporte aos clientes na criação de um gêmeo digital de seu produto e também promove ecossistemas abertos flexíveis para desenvolvimento simplificado, fornecendo ferramentas para atender à ampla variedade de personas e aplicativos de usuários de engenharia. Em um movimento para democratizar ainda mais o uso da ferramenta CAE e promover o uso mais precoce e amplo da simulação CFD em particular, o NX CFD Designer foi introduzido em dezembro de 2024.  O NX CFD Designer é uma nova ferramenta de simulação CFD acessível especificamente para designers que trabalham no NX que capacita a tomada de decisão mais precoce. Os designers acessam um conjunto de recursos comuns de simulação térmica e de fluxo de fluidos fundamentais sem sair do NX . Os resultados são visualizados diretamente na geometria e nas montagens das peças e você pode explorar o desempenho de diferentes opções de design. O NX CFD Designer apresenta configuração de simulação guiada, malha automática, uma tecnologia de solucionador exclusiva do Simcenter FLOEFD e opções fáceis de pós-processamento e visualização de resultados que fornecem insights orientados por simulação para melhoria do design. O NX CFD Designer está incluído no kit de instalação do NX e pode ser acessado por meio do NX Value Based Licensing. Ele é baseado na tecnologia Simcenter FLOEFD , portanto, como um design requer tipos de análise mais avançados em qualquer ponto, como simulação transitória, os modelos são totalmente transferíveis para o Simcenter FLOEFD para NX para estudo posterior. Agende uma reunião com a CAEXPERTS e descubra como a nova versão do Simcenter FLOEFD 2412 e o recém-lançado NX CFD Designer podem revolucionar seus fluxos de trabalho de simulação térmica e CFD. Aproveite a oportunidade para explorar as melhorias e recursos avançados que impulsionam a eficiência e precisão das análises, otimizando o desenvolvimento de produtos. Entre em contato agora e leve sua engenharia para o próximo nível! WhatsApp: +55 (48) 988144798 E-mail: contato@caexperts.com.br

3 maneiras de combater a contaminação em edifícios públicos, transportes e instalações de produção Até 2020, a Dinâmica de Fluidos Computacional , também conhecida como CFD para ar limpo, claramente não era algo que o público em geral notava. Mas quando a pandemia do coronavírus estimulou a comunidade global a agir como nunca antes na história recente, a necessidade de ar limpo e saudável de repente se tornou mais evidente e uma questão maior de atenção pública do que nunca e com isso o CFD chegou à grande mídia . E embora a COVID-19 pareça ter desaparecido há muito tempo, e com ela a atenção pública, a necessidade geral de ar limpo e purificado em instalações públicas, escritórios e transporte continua sendo um fator importante para a qualidade de vida. Mas não são apenas os humanos que precisam de um certo padrão de qualidade do ar para uma vida saudável, da mesma forma, existem muitos produtos para cujos padrões de higiene de produção são muito altos e a contaminação do ar pode representar um grande dano às suas respectivas instalações de produção industrial. Neste desafio constante por ar saudável e não contaminado, a simulação de dinâmica de fluidos computacional (CFD) pode ser um recurso crucial. O software de simulação CFD do portfólio Simcenter da Siemens é usado pela indústria em várias aplicações para garantir que o ar seja purificado e que possamos respirar com segurança e fabricar produtos com desempenho correto e eficiente. 3 maneiras pelas quais as simulações de CFD ajudam a garantir ar limpo Nem é preciso dizer que simulações de CFD não podem (e não devem) ser usadas como diretrizes de saúde pública. Mas simulações de CFD, se aplicadas corretamente, podem ajudar de 3 maneiras: Compreender o transporte de exalações indesejadas de fontes humanas ou não humanas, concentração e mitigação A simulação CFD oferece múltiplas abordagens para modelar gotículas e aerossóis e seu transporte no espaço e no tempo. As simulações CFD podem mostrar para onde essas partículas viajam, quanto tempo elas permanecem no ar e em quais superfícies elas impactam. Isso geralmente seria útil em um pequeno ambiente interno com algum tipo de fluxo de ar controlado (salas, carros, trens, aviões, salas limpas, instalações de produção de alimentos, etc.). Ao ar livre, o número de variáveis ​​aumenta e forma qualquer conclusivo Melhorar/redesenhar ambientes internos para segurança As simulações de CFD são usadas há muito tempo para entender os fluxos de ar internos e projetar sistemas de HVAC e ambientes internos para conforto e segurança. O CFD combinado com a otimização do design pode ajudar a analisar centenas de cenários hipotéticos para ambientes internos. Por exemplo, você pode analisar diversas configurações de ventilação e cortinas de ar para garantir que a maioria das gotículas e aerossóis em uma sala sejam removidos. Purificadores de ar e desinfetantes podem ser projetados e dispostos para focar em áreas de alta concentração de gotículas. Projetar equipamentos para remover substâncias perigosas e purificar o ar Como você esteriliza e purifica espaços internos? Aqui, simulações de CFD podem ajudar a projetar equipamentos de purificação. Hoje, as empresas usam essas metodologias de CFD para prever a disseminação de partículas contaminantes, gases perigosos ou até mesmo vírus em quase tudo, desde prédios públicos, como aeroportos, escritórios, escolas ou estações de trem, passando pelo transporte público, como em aviões, ônibus ou trens, até instalações industriais para wafers, alimentos ou produtos farmacêuticos. Os exemplos a seguir mostram como os clientes da Siemens usaram simulações de CFD na luta por ar limpo. CFD para ar limpo em transportes (públicos) Para a indústria de transporte (aviões, trens e automóveis... navios também), a COVID-19 trouxe os espaços internos para um foco maior. Desde então, esforços contínuos têm sido feitos para garantir ar limpo em qualquer tipo de veículo – especialmente naqueles que transportam um grande número de pessoas. Airbus – Compreendendo a propagação de gotículas de tosse na cabine da aeronave A Siemens e a Airbus estão usando o Simcenter STAR-CCM+ para entender o transporte de partículas/gotículas de uma tosse humana na cabine de uma aeronave. Usando simulações de CFD, a equipe modelou o transporte de gotículas de tosse em uma cabine de aeronave. O impacto e a eficácia das máscaras faciais na redução da transmissão de gotículas em uma aeronave também são modelados. A equipe conjunta desenvolveu a metodologia CFD que aborda três coisas: Simulação de gotículas de tosse de um ser humano médio Desafios na modelagem do ambiente de cabine de aeronaves Etapas envolvidas na compreensão do risco de transmissão do vírus por meio de gotículas de tosse Norton Straw (agora element Digital Engineering) – ventilação em trens A UK Rolling Stock Owning Company (trens, para leitores do resto do mundo) contatou a Norton Straw (agora element Digital Engineering ) para ajudar a minimizar a transmissão a bordo dos trens. Usando simulação CFD com Simcenter STAR-CCM+ , os engenheiros da Norton Straw analisaram o fluxo de ar na cabine do trem resultante de muitas estratégias de mitigação – janelas abertas, proteção de plástico entre os passageiros, fluxo de ar de ventilação diferente, etc. Os resultados da simulação, também apresentados com o Simcenter STAR-CCM+ Virtual Reality (VR) , ajudaram o fabricante a avaliar a eficácia da ventilação de diferentes configurações de cabine UES/USAF – Avaliação do transporte de agentes biológicos em aeronaves Como identificar pontos críticos de contaminação por bioaerossol em uma aeronave médica e confirmar a descontaminação após a exposição? A UES, Inc. fez uma parceria com a 711 th Human Performance Wing (HPW) do Laboratório de Pesquisa da Força Aérea dos EUA para encontrar a resposta usando o Simcenter STAR-CCM+ . Simcenter Engineering Services ajudou a equipe a simular uma tosse de um passageiro infectado em uma aeronave C-130 Hercules com vários passageiros. Os resultados das simulações de CFD serão usados ​​para orientar procedimentos aprimorados e estratégias de amostragem para detecção de bioaerossol e descontaminação de superfícies. Isso ajuda a Força Aérea dos EUA a tomar decisões críticas sobre o transporte de pacientes infecciosos. CFD para ar limpo em edifícios Outra área onde as simulações de CFD podem ser de grande utilidade é em espaços internos imóveis, onde novamente o fluxo de ar e a ventilação podem ser controlados. HOLT Architects/ME Engineering – Criando espaços de escritório mais seguros com CFD A HOLT Architects , em associação com a M/E Engineering , publicou alguns resultados interessantes sobre suas estratégias para reduzir a transmissão aérea de vírus. A M/E Engineering é bem conhecida por sua expertise em modelagem CFD. Usando o Simcenter STAR-CCM+ , eles ajudaram os arquitetos da HOLT a estudar a transmissão de gotículas em seu escritório em Ithaca, NY. Este estudo e o redesenho do sistema de ventilação estão ajudando os funcionários a trabalhar com segurança no escritório. Modelos CAD do espaço real do escritório foram usados. Quando a COVID estava no auge, simulações CFD de tosses múltiplas com e sem máscara facial foram analisadas com o Simcenter STAR-CCM+ . A análise considerou o arranjo do escritório, mobília, padrões de fluxo de ar, barreiras e localização das pessoas. Mesmo que as máscaras em espaços de escritório sejam coisa do passado novamente, esse tipo de simulação de tosse específica do ambiente pode ajudar a redesenhar os sistemas de HVAC e ventilação interna. Quanto menor o espaço (e dentro de casa), menores são as variáveis ​​que controlam a transmissão de gotículas. E se um paciente infectado tossir? E se o sistema HVAC for trocado? E se uma janela puder ser aberta? Onde enfrentar os dispositivos de esterilização/desinfecção? Essas e outras perguntas, projetos de CFD podem responder. JB&B – Simulações CFD mostram que abrir janelas é a chave para escolas saudáveis Simulação Simcenter da JB&B mostra como abrir uma janela em uma sala de aula dilui contaminantes de um aluno infectado Jaros, Baum & Bolles (JB&B) , uma empresa de consultoria em engenharia, trabalhou em estreita colaboração com o New York Times para mostrar como as escolas podem reduzir a exposição à COVID-19 em salas de aula abrindo janelas. Os engenheiros da JB&B usaram simulações de CFD para mostrar como os contaminantes de um aluno infectado circulam em uma sala de aula para três cenários – janelas fechadas, janelas abertas e com um ventilador e purificador de ar instalados. A história do New York Times é de leitura obrigatória e é uma representação visual brilhante de como manter os contaminantes infectados no mínimo em um ambiente de sala de aula. CFD para projetar dispositivos de esterilização e purificação Excelitas Noblelight – Desenvolvimento de purificadores de ar UVC com simulação CFD A Excelitas Noblelight GmbH vem desenvolvendo fontes de luz especiais desde a invenção da lâmpada de vidro de quartzo em 1904. A luz, seja ultravioleta (UV), infravermelha (IR) ou faixa de onda média, está no centro de tudo o que eles fazem. A empresa aproveitou o poder da luz para resolver uma ampla gama de desafios nas indústrias de fabricação e processo. Com a ajuda do CFD, eles também projetam e fabricam produtos de consumo como o purificador de ar Soluva®, para remover vírus transportados pelo ar de ambientes de saúde, transporte público e salas de aula. A simulação de engenharia não é usada apenas durante a fase de desenvolvimento do produto, mas também para entender a melhor maneira de implantar produtos em campo. Usamos simulação CFD para ajudar nossos clientes a entender seus processos e onde localizar nossos emissores UV ou IR para torná-los mais eficazes. Dörte Eggers, engenheira de simulação da Excelitas Noblelight Norton Straw (agora Element Digital Engineering) – Novo dispositivo de esterilização de ar De forma semelhante, a supracitada Norton Straw (agora Element Digital Engineering) usou o Simcenter STAR-CCM+ para desenvolver um novo conceito de dispositivo de esterilização de ar. Usando simulações CFD e otimização de design, a empresa projetou um dispositivo de esterilização pequeno, leve e com eficiência energética. O dispositivo ganhou o Innovate UK Covid Response Grant. O dispositivo facilmente fabricável está atualmente sendo produzido com manufatura aditiva. Tratar o ar recirculado em ambientes internos com tal dispositivo de esterilização de ar é uma solução para aplicações ferroviárias, automotivas e de construção. Contornos de velocidade dentro de um trocador de calor de placas e aletas dentro do premiado dispositivo de esterilização de ar. Simulação CFD usando Simcenter STAR-CCM+ CFD para ar limpo em instalações de produção A aplicação de CFD para ambiente limpo não para em fornecer ambientes mais saudáveis ​​para seres humanos. Além disso, linhas de produção de produtos que exigem altos padrões de higiene e pureza de material precisam ser mantidas livres de gases perigosos, partículas, névoa ou poeira. FS Dynamics estabelece método CFD para avaliar contaminação em máquinas de litografia Na Realize Live Conference Europe de 2024, a consultora de simulação CAE FS Dynamics apresentou uma metodologia CFD de alta fidelidade para avaliar a contaminação em máquinas de litografia, uma importante unidade de produção na indústria de semicondutores. Seu trabalho aborda o desafio de longa data da modelagem de contaminação em máquinas de litografia com um wafer em movimento usando simulações de dinâmica de fluidos computacional (CFD). Tradicionalmente, a técnica de morphing e remeshing era empregada para capturar o movimento do wafer enquanto avaliava fluxos de ar e rotas de contaminação, apesar de sua lentidão inerente devido ao gargalo de remeshing. A FS Dynamics desenvolveu uma metodologia refinada que aproveita a técnica de malha overset, uma abordagem anteriormente negligenciada devido a suposições de sua inadequação para modelagem de contaminação com baixa concentração de espécies contaminantes. Superando as expectativas, a nova abordagem CFD não apenas se mostra adequada para modelagem de contaminação com wafers em movimento, mas também reduziu significativamente o tempo de computação, permitindo ciclos de desenvolvimento mais rápidos e iterações de design mais ágeis para máquinas de litografia superlimpas. A Creaform Engineering usa CFD para linhas de envase de vacinas sem contaminação Sala limpa para fabricação de vacinas. Todos os recursos foram contabilizados nas simulações CFD realizadas com o Simcenter STAR-CCM+, incluindo paredes, móveis, filtragem HEPA, sistema HVAC, barreiras físicas com acesso com luvas (janelas ao redor da linha de produção), transportador, agulhas de enchimento, máquina de fechamento e muitos painéis de controle de instrumentos de medição, bem como as Barreiras de Acesso Restrito com a mesa de acumulação para frascos O design de salas limpas para fabricação de vacinas e outros medicamentos é precisamente o tópico de um dos artigos da Siemens : Relatório Especial de Ciências Biológicas , uma compilação que abrange uma gama de aplicações de CFD, desde o design de dispositivos médicos até processos de fabricação farmacêutica. Nesse artigo, as empresas Creaform e Laporte colaboraram para realizar uma simulação altamente detalhada de uma sala limpa para fabricação de vacinas, para obter insights preditivos para complementar os testes de fumaça tradicionais no processo de comissionamento de salas limpas. As simulações de CFD foram usadas para demonstrar a eficácia das barreiras aerodinâmicas e garantiram o caminho de fluxo adequado em torno de componentes não estéreis das máquinas. Conforme apontado no artigo, "Não apenas a conformidade regulatória da sala limpa estava em jogo, mas com a alta taxa de produção da linha (centenas de enchimentos de frascos por minuto), a contaminação representaria uma perda financeira e de tempo considerável porque leva ao desperdício de doses de vacina." A Clean Air usa CFD para testar virtualmente capelas de exaustão Capelas de exaustão são essenciais para laboratórios que geram substâncias perigosas transportadas pelo ar durante experimentos, processos e aumento de escala. Elas são projetadas para capturar e remover gases, vapores e aerossóis para reduzir o risco de exposição a um nível seguro. Nos 30 anos em que a Clean Air Limited (Clean Air) vem projetando, fabricando e instalando capelas de exaustão, proteger as pessoas sempre foi sua prioridade. Um dos pontos de venda exclusivos da Clean Air é seu compromisso de liderar a indústria de capelas de exaustão em segurança ambiental e sustentabilidade. O hexafluoreto de enxofre (SF₆) é usado para provar a eficácia de uma capela de exaustão durante os testes, mas foi identificado como o gás de efeito estufa mais prejudicial. O equivalente a aproximadamente três toneladas de dióxido de carbono (CO₂) liberado durante os testes de tipo, e outra tonelada é liberada durante os testes no local. A maioria das capelas de exaustão é testada com o teste no local, então aproximadamente 1t CO₂ por capela e depois 3t por "tipo" de capela de exaustão. Para reduzir a pegada de carbono, a Clean Air trabalhou com a parceira da Siemens , Maya HTT , e desenvolveu um novo processo que substitui os testes de design pela simulação de dinâmica de fluidos computacional (CFD), garantindo que o desempenho e a segurança sejam garantidos sem impactar o meio ambiente. Agende uma reunião com a CAEXPERTS e descubra como a dinâmica de fluidos computacional (CFD) pode transformar seus projetos e garantir qualidade de ar limpa e segura em ambientes críticos! Seja para otimizar instalações industriais, redesenhar sistemas de ventilação ou projetar dispositivos de purificação, nossos especialistas estão prontos para ajudar você a implementar soluções inovadoras com o Simcenter STAR-CCM+ . WhatsApp: +55 (48) 988144798 E-mail: contato@caexperts.com.br

A Solução In-Cylinder , um complemento do Simcenter STAR-CCM+ , oferece um fluxo de trabalho específico para dentro do cilindro, que envolve entradas mínimas, pré-processamento simplificado e capacidades de pós-processamento automatizadas, todas construídas em torno de uma geração de grade totalmente automatizada, que se baseia em uma abordagem morph-map. Complementado por modelos líderes de classe (spray, filme líquido, ignição, combustão, emissões) e capacidades de exploração de design incorporadas, ele o ajuda a realizar simulações de CFD de motores de combustão interna de forma produtiva, permitindo que você preveja numericamente o próximo design de motor mais eficiente e mais poderoso. Em um dos exemplos mais interessantes, ilustrado abaixo, foram estudados jatos de amônia e diesel em vários tempos e ângulos de injeção e, para certas condições, interação insuficiente ou muito forte dos dois sprays de combustível, por exemplo falha de ignição pode ocorrer. Poder contar com CFD para uma previsão precisa do fenômeno reduz a necessidade de testes extensivos e permite uma compreensão detalhada de como projetar um motor, no qual o cenário pode ser evitado. Solução In-Cylinder no Simcenter STAR-CCM+ Embora todos ouçamos continuamente falar da eletrificação dos motores automóveis, a realidade é que o motor de combustão interna não desaparecerá tão cedo e será um elemento básico dos motores nas próximas décadas. O esforço para reduzir o tamanho do motor de combustão interna e a integração em plataformas de trem de força híbridas apresentam muitos novos desafios para o desenvolvimento de motores que só podem ser superados usando extensa simulação CFD. A solução In-Cylinder , complementar ao Simcenter STAR-CCM+ , permite que você execute facilmente simulações CFD precisas de motores no cilindro. As configurações padrão e a saída de pós-processamento criada automaticamente visam dar ao engenheiro um “início de funcionamento”: você não precisa ser um especialista em CFD para configurar e realizar uma das simulações de CFD mais desafiadoras do mercado! Configuração de problemas simples O complemento In-Cylinder abre uma interface mínima que mostra apenas as entradas necessárias para configurar uma simulação no cilindro, apresentando um fluxo de trabalho de cima para baixo: você começa no topo e desce através de vários níveis. Você não precisa ser um usuário especialista do Simcenter STAR-CCM+ para configurar e executar simulações no cilindro usando o complemento, pois ele usa um fluxo de trabalho específico da aplicação e uma interface simplificada. No entanto, usuários experientes podem usar essas simulações no cilindro como ponto de partida para realizar simulações de motores multifísicas mais complicadas que exploram toda a gama de recursos de simulação do Simcenter STAR-CCM+ . A solução In-Cylinder foi desenvolvida especificamente para tornar a configuração rápida e fácil e deixar tempo para o analista gastar na engenharia da solução, em vez de configurar o problema com muitos quilômetros de mouse e cliques em botões. Desde a configuração rápida de injetores multifuros típicos que podem ser facilmente personalizados para direcionamento de pulverização, até a rápida seleção de combustíveis, até a configuração automática de resultados comuns de pós-processamento, como gráficos de penetração de líquidos e vapores e rastreamento de massa de combustível, o complemento foi projetado e desenvolvido para facilitar a configuração da simulação e permitir que os engenheiros obtenham o máximo valor do processo de simulação. A geometria mostrada foi obtida do projeto DYNAMO (Dynamic Analysis Modeling and Optimization of GDI Engines) que foi parcialmente financiado pelo Advanced Propulsion Centre, Reino Unido. Agora você tem a ferramenta e os recursos para configurar um modelo completo, meio ou de setor, para simular configurações de motor de quatro e dois tempos, tudo em apenas alguns minutos. Malha automatizada Esse complemento emprega um driver de simulação para executar um processo de movimento transitório de malha. Você só precisa criar uma única malha inicial, composta de células aparadas e camadas de prisma para capturar recursos de fluxo da camada limite. Todo o movimento da malha é cuidado automaticamente pelo código, que transforma e mapeia automaticamente a grade para levar em conta o movimento do pistão e das válvulas. A ferramenta realiza verificações de qualidade na malha à medida que ela se transforma, criando automaticamente uma malha nova e sem distorções quando necessário e mapeando os resultados da simulação nela. A malha é automaticamente refinada em áreas críticas de acordo com as melhores práticas: ao redor da válvula, na sede da válvula, na garganta da válvula, até as portas e ao redor da folga da gaxeta. Isso é realizado automaticamente para cada simulação e não requer nenhuma intervenção manual do usuário. Por outro lado, os usuários têm controle completo sobre a configuração da malha e podem adicionar regiões adicionais de refinamento, por exemplo, ao redor de uma vela de ignição, conforme determinado pelo escopo de suas análises. A abordagem de mapa morfológico empregada foi extensivamente testada e é altamente conservadora de massa para todas as aplicações práticas. Usar a versão 2206 ou mais recentes também permite reutilizar malhas geradas e armazenadas. Isso elimina efetivamente o tempo de geração da rede a partir do segundo ciclo do motor, particularmente útil em estudos LES, onde muitos ciclos precisam ser simulados para capturar com precisão a variabilidade ciclo a ciclo. Cada estação de malha no ciclo é salva como um arquivo com extensão .CCM em um diretório de saída pré-especificado e o °CA no nome do arquivo atua como o identificador de malha. Esta abordagem é particularmente benéfica em estudos LES, onde é necessário simular um maior número de ciclos do motor para capturar com precisão a variabilidade ciclo a ciclo. Na versão mais recente do Simcenter STAR-CCM+ , você também pode incluir partes geométricas, que serão mescladas de forma estática, economizando assim o tempo que o morpher gastaria para se transformar e mapear a grade. Seja o plenum de admissão, o corpo de uma pré-câmara ou outro, essa funcionalidade é útil sempre que o movimento do vértice da célula não for importante. A grade pode ser mais grosseira nessas áreas, algo que antes apresentava alguns desafios. Observe que agora você pode se beneficiar de uma especificação simplificada de condições iniciais e de contorno, para essas partes, o que permite que você chegue à mesma configuração que normalmente exigiria até 3x mais cliques, ou seja, para incluir manualmente partes com malha estática. A ativação de filme líquido com partes estáticas não é suportada atualmente, mas será abordada em versões futuras. Fluxo frio Uma simulação no cilindro está entre as simulações CFD mais complexas que você pode realizar. A combinação de fluxos de alta velocidade, movimento de malha que exige um nível extremamente alto de conservação de massa e escalas de tempo muito pequenas (frações de um grau de ângulo de manivela normalmente precisam de intervalos de tempo na ordem de 1E-6 [s]) significa que muito é necessário na configuração e os números devem ser cuidadosamente selecionados para realizar execuções estáveis ​​com tempos de resposta razoáveis. Isso ocorre antes mesmo de começarmos a aplicar modelos físicos complexos, incluindo injeção de combustível líquido, por exemplo, pulverização Lagrangiana, interação gotícula-parede, filme de fluido de parede e combustão, por exemplo, ignição, propagação de chama, formação de emissões, detonação. Por esse motivo, muitas simulações realizadas no início do processo de desenvolvimento concentram-se no chamado fluxo frio. Isto envolve modelar o processo transitório do fluxo de ar no cilindro, normalmente com o objetivo de maximizar a massa de ar aprisionada e examinar o movimento em massa – turbilhão e queda – que esse fluxo induz. Frequentemente, também observamos a evolução da turbulência para entender melhor o potencial de mistura de combustível e ar e, especificamente em motores de ignição por centelha, quais são os níveis de turbulência ao redor da vela de ignição no momento pretendido de ignição/início da combustão. Avaliação do desempenho da porta de entrada transitória em condições de fluxo frio Essa solução permite que você configure simulações de fluxo frio para motores multiválvulas com a configuração automatizada de movimento de malha, permitindo que você passe da geometria CAD bruta à simulação em execução em apenas alguns minutos. Tanto URANS quanto LES podem ser empregados, dependendo do escopo exato de seus projetos de simulação e dos efeitos a serem capturados numericamente. Movimento de Carga/Preparação de Mistura Com o Simcenter STAR-CCM+ 13.04 , foi dado um grande passo à frente com recursos para configurar e executar simulações de movimento de carga. Isso se baseia nas capacidades anteriores de fluxo a frio, incluindo a configuração da injeção de combustível líquido e a modelagem do processo de mistura subsequente. As simulações de movimento de carga permitem que os fabricantes de motores melhorem a qualidade da combustão, controlando a mistura do ar induzido com o combustível injetado, identificando e retificando regiões de mistura rica ou pobre, especialmente em partes críticas do ciclo, como quando o pistão se aproxima do PMS e durante a ignição por centelha. Este último é especialmente importante nos atuais projetos de injeção direta, nos quais a injeção de combustível diretamente no cilindro tem um grande impacto no fluxo e no nível de turbulência – o conhecimento fornecido pela simulação é mais importante do que nunca. Outro papel crítico que uma simulação de movimento de carga geralmente desempenha é a avaliação da potencial formação de emissões nocivas. Novamente, idealmente, queremos alcançar uma mistura de combustível e ar de alta qualidade, especialmente desafiadora em sistemas de injeção direta, nos quais, em pontos de operação de alta carga, há injeção de combustível durante grandes períodos do ciclo do motor. A simulação nos diz não apenas onde temos bolsões de carga pobres e ricos, mas também com que rapidez o combustível líquido está evaporando, quanto está impactando as superfícies do cilindro e se está formando películas ou poças nessas superfícies. Todos estes atuam como indicações da magnitude da formação de emissões prejudiciais que, a menos que sejam de alguma forma mitigadas, terão de ser “limpas” a jusante do motor, utilizando dispendiosos dispositivos de pós-tratamento na linha de escape. Ao longo dos anos, os OEMs desenvolveram grandes bancos de dados para diretrizes de projeto baseadas puramente no movimento da carga, usando apenas o movimento em massa dentro do cilindro, métricas de qualidade da mistura de combustível e ar e níveis de turbulência ao redor da vela de ignição que lhes dizem se a combustão está indo para sejam bons ou não, economizando um tempo valioso de engenharia, especialmente nos estágios iniciais de projeto de um sistema de combustão. Uma ampla variedade de modelos de ruptura, impacto na parede de gotículas e filmes líquidos fornecem o conjunto de ferramentas necessário para que os usuários tenham sucesso neste tipo de simulações, antes de realizar estudos mais avançados de combustão. Além disso, as propriedades dependentes da temperatura aplicadas por padrão nas versões 2210 ou mais recentes reduzem significativamente a interação manual: No que diz respeito à alta fidelidade na simulação de sprays de combustível, adotar propriedades constantes está longe de ser suficiente. O fardo para o usuário, no entanto, de alternar manualmente as propriedades da fase Lagrangiana para valores dependentes da temperatura é bastante alto. Usando a solução In-Cylinder , esta etapa é automatizada ao fazer uso de dados armazenados em um banco de dados, sendo enviados com o software. O benefício fica mais aparente em gráficos como o da direita. Capturar com precisão a preparação da mistura é de extrema importância para se ter a mistura correta de combustível e ar antes de prosseguir para as etapas de combustão no cilindro. A massa do combustível é representada aqui com propriedades constantes versus propriedades dependentes da temperatura. Combustão, Detonação e Emissões A solução In-Cylinder oferece recursos de combustão, por exemplo, ECFM-3Z e ECFM-CLEH, um modelo de ignição avançado (ISSIM), bem como um modelo padrão, modelos de detonação (Ignição Cinética Tabulada - TKI), complementados por modelos de emissão, como como modelos de emissão de CO, NORA NOx e fuligem, por exemplo Método Seccional de Fuligem. Com três lançamentos por ano, foram aumentadas continuamente a amplitude de capacidades com mais opções e submodelos de modelos de combustão de alta classe para capturar e prever emissões. Sendo o crescente interesse na modelagem de combustíveis alternativos/sem carbono o fator determinante, todos os modelos de combustão oferecidos no código são totalmente compatíveis com qualquer combustível do tipo CxHyOzNw, como hidrogênio (H₂) e amônia (NH₃). Em pontos operacionais e condições de pressão/temperatura mais extremos, certas suposições que eram válidas anteriormente, como a lei dos gases ideais, podem não ser mais válidas. Para garantir a segurança, o gás real usando o modelo Redlich-Kwong, oferecido na ferramenta, ajuda os usuários a prever com precisão os efeitos que a lei dos gases ideais não consegue, como forças de Van der Waals, compressibilidade e efeitos termodinâmicos de desequilíbrio, capacidade de calor específica variável etc. Para gerar informações úteis sobre o projeto da câmara de combustão sem depender de um modelo detalhado, o modelo Specified Burn Rate (Wiebe) pode ser empregado, especificando a taxa de queima através de um fator de forma juntamente com a duração da combustão. A abordagem também pode ser usada para gerar condições de contorno de transferência de calor para uso em uma análise CHT de motor. O gráfico mostra uma curva de pressão do cilindro de um motor diesel industrial de 4 tempos. Aqui, a aplicação do modelo de gás real melhora a previsão da pressão do cilindro para condições de operação com carga parcial e plena, com a pressão de pico mais próxima dos dados de teste. Propagação de chama simulada com solução Simcenter STAR-CCM+ In-Cylinder A modelagem de combustão e emissões, em alguns casos, requer bibliotecas de química pré-tabelada. Em vez de gerá-los usando DARS ou ferramentas de terceiros – ou fazer uso de tabelas para combustíveis padrão disponíveis no Centro de Suporte – os usuários agora podem aproveitar as vantagens dos geradores de tabelas ECFM, nas versões 2210 ou mais recentes: a capacidade de gerar tabelas para velocidade laminar da chama, detonação do motor, fuligem, equilíbrio, este último necessário em simulações com o modelo de combustão ECFM-CLEH. Isso proporciona flexibilidade adicional, eliminando a dependência de ferramentas externas. Transferência de Calor Conjugado (CHT) Indo além das simulações padrão, com redução de tamanho para eficiência nos projetos de motores atuais, o gerenciamento térmico eficaz é fundamental. Projetos que atingem níveis máximos de eficiência térmica sem exceder os limites térmicos do projeto são estudados usando simulações de transferência de calor conjugada de motor completo. A complemento In-Cylinder também fornece um ambiente de usuário único para simular tanto o lado fluido quanto o sólido, ou seja, os modelos CHT no cilindro e no motor. A troca de condições de contorno de transferência de calor entre os dois modelos, bem como a capacidade de automatizar o fluxo de trabalho, são pontos que podem ser realizados de forma direta: É oferecida aos usuários uma maneira automatizada de calcular e exportar dados de transferência de calor limite com média de ciclo (coeficientes médios de transferência de calor espacial e temperaturas de referência), o que, por sua vez, permitirá que condições de limite térmico sejam aplicadas em uma análise CHT subsequente do motor. O fluxo de trabalho torna-se, portanto, significativamente mais simplificado e eficiente. Tradicionalmente, a abordagem in-cylinder/CHT exigia o uso de vários pacotes CFD. Os diferentes formatos de arquivo necessários e o mapeamento de dados entre pacotes de software sempre representaram desafios operacionais. Agora que a análise CHT acoplada no cilindro/motor pode ser realizada inteiramente no Simcenter STAR-CCM+ , o processo geral é bastante simplificado e permite a automação do ciclo de simulação combinado por meio de scripts JAVA. Fluxo de trabalho/pós-processamento O fluxo de trabalho específico da aplicação da solução Simcenter STAR-CCM+ In-Cylinder requer entradas mínimas do usuário, diminuindo assim os tempos gerais de resposta. Diversas funcionalidades permitem um pré e pós-processamento contínuo de simulações no cilindro. Apenas um pequeno subconjunto deles é retratado aqui. O complemento apresenta aos usuários uma lista agrupada de objetos de UI , diminuindo “quilômetros de rolagem do mouse” para encontrar o objeto de interesse. O uso de subpastas permite a categorização com base na parte do domínio (cilindro, portas/válvulas) ou natureza (malha, solução, física). O benefício disto será ainda mais aparente em caixas multicilindros, planejadas para serem incorporadas em versões futuras. A geração/exportação de cópias impressas de enredos e cenas, capacidade que permite aos usuários personalizar totalmente o nome do arquivo, resulta em uma lista de arquivos já em ordem cronológica, com °CA/degCA como indicador direto. Consequentemente, a lista também pode ser usada para geração de vídeo sem conversão manual de nomes de arquivos de imagem. Outra funcionalidade útil, Modo Cíclico de gráficos, permite visualizar dados em um padrão cíclico, particularmente útil em análises dentro do cilindro. Aproveitar o recurso permite que os usuários do complemento comparem os ciclos do motor traçando as curvas 2D (XY) correspondentes umas sobre as outras, destacando as diferenças imediatamente; isto é, sem qualquer forma de interação manual, uma vez que o modo está ativo por padrão em todas as parcelas relevantes. Finalmente, com outro recurso de pós-processamento útil e recém-introduzido, a visualização das taxas de liberação de calor integradas, fração de massa queimada (MFB) 10-50 ou 90%, bem como a duração da combustão, está a zero cliques de distância, eliminando assim produtividade para o próximo nível. Pare de exportar curvas de liberação de calor e de realizar cálculos tediosos manualmente, em planilhas, para avaliar o desempenho do projeto do seu motor. Todos os objetos da árvore necessários para avaliar essas quantidades são gerados automaticamente. Exploração automatizada de design Liberando o poder do Simcenter STAR-CCM+ como plataforma, com a ferramenta integrada Design Manager, os usuários podem aproveitar os recursos de automação, escalabilidade e flexibilidade da plataforma para executar estudos de projeto de maneira fácil e rápida, a fim de otimizar seus motores para a próxima geração. Além disso, como o complemento In-Cylinder cria automaticamente um modelo paramétrico, você está a apenas alguns cliques do mouse para varrer facilmente diversas condições operacionais para entender o movimento em massa e a turbulência em diferentes velocidades e cargas. Uma troca de geometrias também foi introduzida, permitindo fácil configuração de estudos de variação de projeto geométrico e a reutilização da configuração de simulação existente em outra geometria. Validação contra experimentos Tanto a solução In-Cylinder quanto o Simcenter STAR-CCM+ foram extensivamente validados para simulações de motores, usando projetos de motores proprietários e de domínio público. Um exemplo é a validação do Motor de Combustão Interna Óptica da Câmara de Combustão Transparente III (TCC-III) da Universidade de Michigan, que é um motor de ignição por centelha de 2 válvulas, 4 tempos, com uma câmara de combustão em forma de panqueca. Os resultados demonstram excelente correlação com variáveis ​​termodinâmicas globais, incluindo massa, pressão e temperatura aprisionadas no cilindro, e, em comparação com a visualização da plataforma experimental, as principais características do campo de fluxo também são bem capturadas. Outro estudo de validação detalhado foi conduzido com o departamento de pesquisa e desenvolvimento da Daimler AG , comprovando excelente correlação entre medições PIV de alta velocidade/alta resolução e previsões do Simcenter STAR-CCM+ em uma configuração de motor GDI de última geração. Comprometido com o mercado de motores IC A Siemens Digital Industries Software é totalmente dedicada ao mercado de simulação de motores IC, reconhecendo que os motores de combustão interna vieram para ficar e que somente a simulação avançada pode fornecer os motores mais limpos e eficientes que a sociedade merece. Como parte do Simcenter STAR-CCM+ , o complemento In-Cylinder recebe atualizações três vezes por ano e continuaremos a adicionar recursos que abordam essas simulações. A qualquer momento, uma equipe dedicada de excelentes especialistas em CFD de motores estará presente para apoiá-lo, resolvendo até mesmo os problemas mais difíceis de CFD em cilindros. Gostaria de impulsionar sua engenharia de motores para o próximo nível? Agende agora mesmo uma reunião com os especialistas da CAEXPERTS e descubra como a Solução In-Cylinder , integrada ao Simcenter STAR-CCM+ , pode revolucionar suas simulações CFD de motores no cilindro. Com um fluxo de trabalho simplificado, configuração rápida e poderosas capacidades de pós-processamento automatizado, estamos prontos para ajudá-lo a prever numericamente os designs de motores mais eficientes e poderosos. Não perca a chance de impulsionar sua inovação - entre em contato conosco hoje mesmo! WhatsApp: +55 (48) 988144798 E-mail: contato@caexperts.com.br

A MRA usa a solução da Siemens para obter US$ 44.000 em economia anual de combustível por embarcação e aumentar a velocidade máxima em 0,93 nós. Associados de Pesquisa Marítima Maritime Research Associates, LLC (MRA) é uma empresa de arquitetura e engenharia naval localizada em Ann Arbor, Michigan, Estados Unidos. A MRA trabalha para clientes nas áreas de pesquisa e desenvolvimento (P&D) hidrodinâmico numérico básico e aplicado que abrangem todos os setores da indústria marítima. A MRA desenvolveu um sistema de propulsão otimizado para o barco patrulha Global Response Cutter (GRC) de 43 metros (m) do Westport Shipyard, usando o solucionador multiuso Navier Stokes da Siemens Digital Industries Software, o software Simcenter™ STAR-CCM+™ , para projetar as hélices, suportes e lemes. O projeto permitiu que o estaleiro alcançasse economia de combustível, aumentasse a velocidade máxima, eliminasse a cavitação erosiva do apêndice e reduzisse o ruído e a vibração. A hélice e os suportes foram construídos pela Michigan Wheel Marine e os lemes pela Westport Shipyard. O esforço de design do sistema de propulsão foi financiado conjuntamente pela MTU Detroit Diesel e Westport Shipyard. O GRC 43m é um navio patrulha de última geração, que foi construído para atender aos padrões do American Bureau of Shipbuilding (ABS) para embarcações de alta velocidade. O navio, construído em resposta à demanda mundial antecipada por um cortador de resposta rápida, é construído inteiramente de materiais compostos. Técnicas inovadoras de design e fabricação resultaram em um navio que está no prazo, no orçamento e conforme prometido. A dinâmica de fluidos computacional (CFD) desempenhou um papel importante no design do navio. O CFD foi usado para projetar um sistema otimizado de suporte-leme-hélice que interage eficientemente com o formato do casco do GRC. Figura 2: Comparação entre resultados experimentais e numéricos selecionados para aplicações TY Offshore 1 e 2. Projeto de sistema de propulsão marítima Os principais componentes de um sistema de propulsão são a usina de energia, a transmissão e o propulsor. Com uma demanda cada vez maior por embarcações maiores e mais rápidas, o design otimizado da hélice é essencial para maximizar o desempenho que aumenta a eficiência. Esse aumento na eficiência para determinadas velocidades da embarcação leva a menores custos de combustível ao minimizar o consumo de energia. Por outro lado, para uma determinada potência, o aumento da eficiência maximiza a velocidade da embarcação. Além disso, as demandas de regulamentações de controle de ruído e emissão exigem melhor seleção e interação das hélices com o navio como um sistema. As hélices são projetadas para eficiência, controle de ruído e vibração, evitando cavitação erosiva e atingindo impacto ambiental mínimo. Ao adotar uma abordagem abrangente para todas essas áreas, há um risco reduzido de desempenho ruim. No entanto, no clima atual de desafios globais de energia, a economia de combustível é frequentemente a consideração predominante para operadores de navios. Impulsionado por pressões comerciais, o design moderno de sistemas de propulsão tem se apoiado menos em testes de modelos tradicionais e se movido para uma combinação de métodos de design computacional por análise e testes sistemáticos de validação tanto em escala de modelo quanto em escala real. Com os avanços tecnológicos em engenharia auxiliada por computador (CAE) na indústria marítima, mais sistemas de propulsão estão sendo projetados exclusivamente por análise antes do teste experimental do modelo final. Isso pode potencialmente resultar em enormes economias de tempo e custo, seja reduzindo ou eliminando testes físicos caros. O papel dos testes de modelos físicos está evoluindo para mais um mecanismo de validação. Além disso, o CAE oferece um método rápido e econômico para analisar configurações de hélices e suas interações com toda a embarcação em escala total, evitando assim os efeitos do dimensionamento do modelo. O objetivo de qualquer projeto de embarcação é produzir uma forma de casco com resistência mínima sujeita a restrições de navegação, um sistema de propulsão que opere eficientemente na esteira da embarcação e um leme que manobre o navio com segurança. No entanto, esses três componentes não podem ser vistos isoladamente, pois cada componente também influencia o desempenho dos outros de várias maneiras. Os solucionadores Reynolds Average Navier Stokes (RANS) podem ser usados ​​para análise de hélice em águas abertas, testes de resistência anexada e análise de autopropulsão, que inclui os efeitos da cavitação. Figura 3: Malha computacional na superfície livre e no vaso. Hélice Westport GRC: projeto por análise O Westport Global Response Cutter é uma embarcação para segurança e patrulha litorânea e offshore. A embarcação tem uma velocidade máxima de 32,8 nós e um alcance de 1.000 milhas náuticas (nm) em velocidade máxima. A embarcação usa dois motores MTU 16V400 acoplados a hélices de cinco pás, todos comprovados para embarcações rápidas com altos fatores de carga e máxima disponibilidade de missão. As hélices, suportes e lemes foram todos projetados com uma abordagem adaptada à esteira pela MRA usando o Simcenter STAR-CCM+ . O design permitiu que os proprietários do GRC 43 reduzissem o consumo anual previsto de combustível em 11.000 galões, alcançando assim US$ 44.000 por ano em economia de combustível por embarcação, aumentando a velocidade máxima em 0,93 nós, reduzindo as amplitudes de pulso de pressão irradiada em 40 por cento, eliminando a cavitação do suporte e do leme e reduzindo o ruído e a vibração. Para ganhar total confiança na análise computacional, é essencial validar a metodologia numérica com resultados experimentais. O Simcenter STAR-CCM+ tem um código computacional robusto que foi bem validado em várias aplicações marítimas. A MRA também construiu uma metodologia computacional interna usando o Simcenter STAR-CCM+ após validar o desempenho do código em relação aos resultados experimentais para vários problemas. Um exemplo de validação é mostrado na figura 2. Aqui, a capacidade do Simcenter STAR-CCM+ de prever com precisão o desempenho do sistema de suporte-hélice-leme foi validada em relação a um programa de teste de modelo abrangente no tanque de reboque despressurizado no Instituto de Pesquisa Marítima da Holanda (MARIN). Isso permitiu que a MRA ganhasse confiança e validasse a estratégia de solução computacional. O programa MARIN foi financiado pela TY Offshore e MTU Detroit Diesel. A imagem mostra uma comparação de amostra entre resultados experimentais e numéricos selecionados para a aplicação TY Offshore. Devido à confiança adquirida com estudos de validação, o projeto do sistema de suporte, hélice e leme foi amplamente realizado usando o Simcenter STAR-CCM+ . Os estágios finais do processo de projeto consistiram em 10 projetos de hélice e cinco iterações de projeto para os suportes e lemes. Todos eles foram simulados no Simcenter STAR-CCM+ . Essas combinações foram analisadas na configuração “atrás” ou de autopropulsão. Este modelo computacional consistia no casco do navio, apêndices, hélices, lemes e suportes. Um domínio computacional foi construído em torno do modelo para representar os domínios de fluidos de líquido e ar, com uma superfície livre na junção dos dois fluidos. O método de volume de fluido (VOF) no Simcenter STAR-CCM+ foi usado devido à presença de dois fluidos imiscíveis. O método resolve a fração de volume de cada fluido em cada célula. A superfície livre é o local onde a fração de volume está entre 0 e 1 para capturar a interface entre os dois fluidos. As ondas de superfície livre são especificadas no Simcenter STAR-CCM+ usando a capacidade de ondas VOF. O domínio computacional foi discretizado em células de formato poliédrico e hexaédrico e as equações de Navier Stokes foram resolvidas dentro de cada célula para ambos os fluidos. A malha perto da superfície livre foi refinada o suficiente para resolver a altura da onda e o comprimento de onda. A análise de autopropulsão exigiu um domínio externo estacionário de células hexaédricas aparadas e um domínio interno rotativo de células poliédricas. O domínio poliédrico interno definiu a geometria da hélice, permitindo a rotação da hélice, e tinha cerca de 1,5 milhões (M) de células computacionais. O domínio hexaédrico externo definiu o casco do navio, apêndices e os fluidos circundantes com volumes de células de 1,5 a 2M. Uma malha de camada limite consistindo de células prismáticas foi usada para capturar a camada limite do fluxo perto das superfícies sólidas. Os testes de propulsão foram conduzidos iterando diferentes combinações dos projetos até que todos os requisitos de desempenho fossem atendidos. Os testes foram conduzidos na velocidade máxima de 32,5 nós. A amplitude da onda ao redor da embarcação em um ponto de projeto para a geometria final é mostrada na figura 4. A figura 5 mostra a geometria otimizada inicial e final da hélice, leme e suportes. A cavitação nos componentes foi bastante reduzida do projeto inicial em todos os componentes. Também é vista a geometria final otimizada do suporte em V, adaptada ao perfil de esteira do casco. A figura 6 mostra a comparação dos projetos inicial e final do leme. O projeto otimizado reduziu a cavitação e foi projetado para influência mínima da esteira da hélice na cavitação. Figura 4: Amplitude de onda para a geometria final. Projeto final O projeto otimizado final foi considerado como oferecendo excelente economia de combustível com uma redução estimada de 11.000 galões de combustível com uma economia de custo de $ 44.000 por ano por embarcação quando comparado com a tecnologia comercial pronta para uso (COTS) típica. Houve também um aumento de 0,93 nós na velocidade máxima, o que teria exigido 180 quilowatts (kW) adicionais por motor se uma abordagem COTS padrão tivesse sido adotada. Um dos principais parâmetros usados ​​para caracterizar o desempenho de um navio é o coeficiente quase propulsivo (QPC), que é a razão entre a potência efetiva e a potência fornecida pelos motores. As comparações de desempenho foram feitas com opções de hardware de propulsão COTS em três velocidades: loiter a 12 nós, trânsito a 22 nós e flanco a 32,5 nós. A economia de combustível por ano com o novo design foi de aproximadamente US$ 11.000 por 1% de QPC, levando a uma economia total de combustível de US$ 44.000 com economia de 4% de QPC. A economia de QPC também levou a um ganho de velocidade de 0,22 nós para loiter, 0,72 nós para trânsito e 0,93 nós para velocidade de flanco. O design otimizado eliminou ainda mais a cavitação no suporte e no leme com alinhamento de esteira. Melhorias adicionais incluíram uma redução de 40% nas amplitudes de pulso de pressão irradiada, levando a embarcações mais silenciosas. Um sistema de suporte-hélice-leme totalmente otimizado foi projetado exclusivamente com base em métodos computacionais com excelentes retornos em custo, desempenho e eficiência. A embarcação final é uma plataforma de alta qualidade e custo-efetiva para serviços exigentes de barcos de patrulha. Nos últimos anos, tem havido uma ênfase crescente no uso de domínios computacionais que espelham os tanques de reboque e túneis de cavitação de instalações experimentais tradicionais para o desenvolvimento numérico da forma do casco e dos sistemas propulsores. À medida que os custos dos processadores continuam a diminuir, juntamente com ferramentas estáveis, validadas e verificadas, como o Simcenter STAR-CCM+ , a tendência em direção a uma maior ênfase no desenvolvimento numérico de sistemas marítimos continuará a se expandir. Figura 5: Comparação dos projetos original e final, mostrando cavitação nos componentes. Figura 6: Comparação do projeto inicial e final do suporte em V adaptado à esteira. Agende agora uma reunião com a CAEXPERTS para discutir como podemos aplicar as soluções mais avançadas em arquitetura e engenharia naval para otimizar o desempenho do seu projeto marítimo. Nossa experiência em P&D hidrodinâmico numérico, juntamente com ferramentas de ponta como o Simcenter STAR-CCM+ , garante economia de combustível, redução de ruído e vibração, além de conformidade com as regulamentações. Entre em contato e explore como podemos elevar o nível da sua operação marítima! WhatsApp: +55 (48) 988144798 E-mail: contato@caexperts.com.br

Uma história de sucesso global – Robustez e ampla aplicabilidade de máquinas rotativas de deslocamento positivo Máquinas rotativas de deslocamento positivo são indispensáveis ​​para vários processos industriais devido à sua robustez e capacidade de lidar com fluidos altamente viscosos, abrasivos ou corrosivos e manter taxas de fluxo constantes. Elas podem operar sob condições de pressão variáveis, garantindo operações eficientes e confiáveis, e são mais eficientes ao lidar com cabeças mais baixas em altas taxas de fluxo. Bombas de parafuso podem transportar fluidos de viscosidade muito alta, como petróleo bruto, lamas ou polpa de papel, e são, por exemplo, implantadas na indústria química, petroquímica e de processos. Na área de alimentos e bebidas, laticínios, xaropes, sucos e outros ingredientes alimentares precisam ser bombeados, garantindo condições sanitárias. O fluxo suave e contínuo as predestina também para produtos farmacêuticos, apoiando a transferência e dosagem de compostos e soluções médicas. Bombas de engrenagem são normalmente utilizadas em sistemas de lubrificação, para injeção de combustível ou aplicações hidráulicas. Compressores de parafuso podem ser usados ​​na indústria de processos para comprimir vários gases, por exemplo, ar pressurizado, mas também hidrogênio ou dióxido de carbono. Compressores scroll são frequentemente aplicados em unidades de refrigeração e resfriamento, garantindo uma operação estável e silenciosa ao comprimir e bombear refrigerantes. Os expansores do tipo scroll ou parafuso desempenham um papel importante no contexto dos ciclos orgânicos de Rankine, por exemplo, em aplicações geotérmicas, bombas de calor ou sistemas de recuperação de calor residual, mas também para processos de redução de pressão – como em redes de distribuição de gás natural – ou para armazenamentos de energia de ar comprimido. Sopradores de lóbulos são dispositivos relativamente baratos e confiáveis ​​para movimentar ar e gases em muitas aplicações industriais, por exemplo, como bombas de vácuo ou em sistemas de secagem ou extração. A gama de aplicações é obviamente vasta e, embora os exemplos fornecidos aqui não sejam exaustivos, eles certamente oferecem um vislumbre das inúmeras possibilidades e da importância e impacto desses dispositivos. Bombas sob pressão – os desafios do projeto eficiente de máquinas rotativas A conservação de energia está se tornando cada vez mais importante para a sociedade e a indústria. Regulamentações nacionais e internacionais exigem maior eficiência em quase todos os setores, e as empresas estão tentando reduzir sua pegada ambiental. Portanto, vale a pena reduzir o consumo de energia também para máquinas industriais . Para máquinas rotativas de deslocamento positivo, a otimização pode ser especialmente desafiadora: elas devem lidar com condições variadas e apresentam geometria extremamente complexa. Caracterizadas por formas tridimensionais complicadas, elas transportam fluidos através do movimento de câmaras de volume rotativas. Lacunas estreitas entre as câmaras formadas pelos rotores ou entre rotores e peças estacionárias, como carcaças, não podem ser evitadas e estão causando vazamento de fluxo e perdas, levando a reduções de eficiência. Bomba de Engrenagem: Geometria Discretizada Melhorar o design pode ser desafiador devido à dificuldade em obter insights sobre o campo de fluxo. Afinal, é muito complicado ou até mesmo impossível medir o comportamento detalhado do fluido diretamente em cavidades fechadas, pois as sondas de medição não podem ser colocadas no lugar ou afetariam e distorceriam o fluxo significativamente. Complexidade física do modelo de máquinas rotativas de deslocamento positivo com CFD de alta fidelidade Mas há uma saída inteligente: a simulação de dinâmica de fluidos computacional (CFD) pode superar esse problema e fornecer insights detalhados sobre variáveis ​​de fluxo, como campos de velocidade, temperaturas ou distribuições de pressão. O fluxo através de lacunas pode ser analisado em detalhes. Muito entendimento pode ser obtido sobre o fluxo de líquido e gás e efeitos físicos complexos. Fenômenos de fluxo e fluidos, como turbulência, camadas limites, compressibilidade ou propriedades reológicas complexas do material, cavitação, bem como a superfície livre de líquidos adicionais para vedação, resfriamento ou lubrificação (quando necessário) são cruciais para a operação de máquinas de deslocamento rotativo. Vetores de velocidade e fluxo de gap Como um software CFD multifísico, o Simcenter STAR-CCM+ fornece os recursos de modelagem necessários para simular com precisão essas máquinas com todos os efeitos típicos relevantes. Por exemplo, a representação do fluxo de superfície livre ou cavitação de folga radial pode ser obtida usando modelos de fluxo e cavitação multifásicos. A simulação de superfícies molhadas é facilitada pela utilização de modelos de filme de parede. A inclusão da integração de tempo permite a simulação de movimento transiente, apenas para mencionar alguns recursos. Resultados CFD de bomba de lóbulo: magnitudes da velocidade do fluxo Resultados CFD de bomba de lóbulo: vetores de velocidade, lacuna radial O desafio de malhas de simulação CFD de alta qualidade  para máquinas rotativas de deslocamento positivo E embora o Simcenter STAR-CCM+ ofereça todos os recursos de alta fidelidade para permitir que os engenheiros modelem a complexidade física das máquinas rotativas de deslocamento positivo, isso por si só não é suficiente. O sucesso da simulação numérica depende significativamente da qualidade da discretização do domínio do fluido – os engenheiros de simulação se referem a isso como “malha”. O número de células deve ser minimizado o máximo possível, para evitar tempos de computação excessivos, enquanto as células não devem ser distorcidas ou apresentar relações de aspecto extremas. E para máquinas rotativas de deslocamento positivo, este é um desafio muito delicado: Máquinas rotativas de deslocamento positivo obviamente contêm partes móveis. Então, qualquer método CFD deve considerar esse movimento. Além disso, essas máquinas são geralmente caracterizadas por lacunas de folga muito pequenas que precisam ser resolvidas adequadamente para capturar a física subjacente. E discretizar pequenos volumes em constante mudança não é moleza. A escolha do esquema de malha é, portanto, crucial para simular com precisão essas máquinas, ao mesmo tempo em que garante eficiência e confiabilidade do processo.   Os esquemas de malha mais amplamente utilizados, comprovados e testados para simular peças geométricas móveis ou rotativas em CFD podem apresentar deficiências quando aplicados a máquinas rotativas de deslocamento positivo.   Malhas overset são usadas para discretizar um domínio computacional com diferentes malhas sobrepostas umas às outras. Para representar o movimento, a malha é atualizada regularmente durante o tempo de execução da simulação. Outra abordagem é usar morphing e remeshing de malha . Aqui, a topologia da malha muda de acordo com a geometria em movimento. O remeshing é acionado sempre que a qualidade da malha cai abaixo dos critérios de qualidade de malha definidos pelo usuário.   Embora sejam valiosos para diversas aplicações, os métodos descritos acima podem levar a uma alta contagem de malhas quando pequenos detalhes – como lacunas – precisam ser resolvidos, especialmente porque geralmente são baseados em malhas tetraédricas ou poliédricas. A mudança de malhas sempre exibirá um certo grau de não conservação de massa devido à interpolação. As configurações de malha precisam ser controladas cuidadosamente para garantir que a preparação do modelo e o processo de simulação numérica sejam estáveis ​​e robustos – resultando em esforço para o praticante de CFD.   Em termos de precisão e tempo de simulação, a malha estruturada com elementos hexaédricos é ideal para simular máquinas rotativas de deslocamento positivo. No entanto, construir essas malhas manualmente não é uma alternativa prática, pois pode ser extremamente demorado – a geração da malha pode levar dias ou mais, dependendo da experiência do usuário.   É aqui que o TwinMesh™ entra em ação: a CFX Berlin Software GmbH desenvolveu um método para superar todos os desafios, oferecendo uma solução de malhagem automatizada adaptada para máquinas rotativas de deslocamento positivo.  Vá mais rápido: fluxo de trabalho de malha automatizado com TwinMesh™ O software de pré-processamento TwinMesh™ da CFX Berlin Software GmbH permite a malha automática dos volumes de fluxo variáveis ​​no tempo nas câmaras de trabalho de máquinas rotativas de deslocamento positivo. O TwinMesh™ gera malhas para as câmaras e lacunas para cada posição rotacional e realiza uma verificação de qualidade da malha. As malhas são estruturadas em blocos e hexaédricas, o que ajuda a limitar o número total de células da grade, ao mesmo tempo em que resolução suficiente das camadas de limite e liberação de lacunas podem ser realizadas. Em combinação com uma topologia de malha consistente para cada posição rotacional – ou seja, os números de nós e a conectividade permanecem os mesmos – o tempo geral de simulação pode ser mantido razoavelmente breve. Malha do compressor de parafuso Malha de bomba de lóbulo Malha de bomba gerotor Malha do compressor de rolagem E assim, com capacidades de modelagem CFD de alta fidelidade e uma tecnologia de malhagem robusta de alta qualidade, todos os elementos que você precisa para desenvolver máquinas rotativas de deslocamento positivo inovadoras estão na mesa. Só falta uma revolução: combinar os dois. Mantenha-se integrado com TwinMesh™ e Simcenter STAR-CCM+ Juntas, a Siemens e a CFX Berlin Software GmbH desenvolveram um fluxo de trabalho perfeito para alavancar o TwinMesh™ em combinação com o Simcenter STAR-CCM+ . Isso permite que você aproveite os benefícios do CFD 3D moderno para muitos tipos diferentes de máquinas rotativas de deslocamento positivo. Malhas de alta qualidade, com qualidade definida em termos de distorção e proporção de aspecto, são exportadas como um conjunto de arquivos junto com todas as informações de configuração necessárias, para que a simulação possa ser iniciada diretamente no Simcenter STAR-CCM+ . Este procedimento automatizado garante a confiabilidade do processo durante o desenvolvimento do produto e ajuda a acelerar significativamente o processo de design. Com a simulação 3D fornecendo insights detalhados sobre as propriedades do fluxo interno, novas maneiras de design inovador e melhoria do desempenho de máquinas rotativas de deslocamento positivo são abertas. Empresas, pequenas e médias empresas, bem como instituições de pesquisa podem atingir ciclos de desenvolvimento mais rápidos, criar designs inovadores, melhorar a eficiência energética e atender aos rigorosos requisitos da indústria, ganhando assim vantagem competitiva no mercado. Com isso, a próxima revolução das máquinas rotativas de deslocamento positivo apenas começou. Agende uma reunião com a CAEXPERTS e descubra como nossas soluções avançadas de simulação e otimização de máquinas rotativas de deslocamento positivo podem transformar seus projetos industriais. Combinando tecnologia de ponta em CFD e ferramentas como TwinMesh™ e Simcenter STAR-CCM+ , ajudamos a impulsionar a inovação, melhorar a eficiência energética e encurtar os ciclos de desenvolvimento. 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