Özet
Mühendisler, çeşitli uygulamalardaki akışkan akışı ve ısı transferi analizini incelemek ve optimize etmek için Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği (CFD) analizini kullanır. ANSYS Discovery, mühendislerin CFD modellerini kolayca kurup çözmelerine ve tasarım değişikliklerine bilgi verme yeteneğine sahip, kullanıcı dostu bir yazılım platformudur.
Bu blog yazısında, ürün geliştirmenin ilk aşamalarında zamandan tasarruf etmenize yardımcı olabilecek mühendislik tasarımı için Ansys Discovery'deki CFD analizini kullanmanın avantajlarını vurgulayacağız. ANSYS Discovery'nin Keşfet ve İyileştirme modlarını kullanarak CFD simülasyonunun gerçekleştirilmesinin yanı sıra, akışkan ve termal analiz için model kurma sürecine ilişkin ayrıntılı bir yol haritası sunacağız. Ayrıca bu modlar arasındaki benzerlikleri ve farklılıkları vurgulayarak ağ oluşturma iyileştirme sürecini de tartışacağız. Ayrıca ANSYS Discovery'nin Refine modundaki yeteneklerini ANSYS Fluent'inkilerle karşılaştıracağız. Daha sonra ANSYS Discovery'de parametrik çalışmaların nasıl kurulacağını ve kullanılacağını keşfedeceğiz. Son olarak, akışkan alanı ve onu çevreleyen katı duvarlar için birleşik ısı transferi analizini inceleyeceğiz. Her bölüme net örnekler sağlamak ve tartışılan kavramları açıklamak için videolar eşlik edecektir.
1. ANSYS Discovery CFD modelini yapılandırma
Bu bölümde ANSYS Discovery'nin Model modunda bir CFD modeli kurmayı inceleyeceğiz. Öncelikle önceden oluşturulmuş bir örnek seçiyoruz ve geometrisini ihtiyaçlarımıza uyacak şekilde değiştiriyoruz. Bundan sonra geometriyi hata ve kusur açısından inceliyoruz, Discovery Design araçlarını kullanarak gerekli onarımları yapıyoruz ve akışkan alanını tanımlamak için katı modelden hacmi çıkarıyoruz. Daha sonra, giriş ve çıkış hızları, sıcaklıklar ve basınç gibi sınır koşullarını belirliyoruz ve akışkan malzemesini seçerek, akışkan özelliklerini, başlangıç sıcaklığını vb. belirterek problemin fiziğini belirliyoruz.
2. ANSYS Discovery'de CFD Modelini Çözme: Keşfetme Modu
ANSYS Discovery'de CFD modellerini çözmek için iki mod mevcuttur: Keşfet ve İyileştir. Keşfet modunda hızlı bir şekilde başlangıç çözümü elde edebilir, akış davranışı hakkında genel bir anlayış kazanabilir ve olası sorunları veya iyileştirilecek alanları belirleyebiliriz.
CFD modelini çalıştıracağız ve size temel işlem sonrası görevleri nasıl gerçekleştireceğinizi göstereceğiz ve kontur grafikleri, vektör animasyonları ve akış çizgileri oluşturarak etki alanındaki akış modellerini, hız dağılımlarını ve sıcaklık gradyanlarını nasıl görselleştireceğinizi göstereceğiz. Bu, akış davranışı hakkında bilgi edinmemize ve yüksek karışım, yeniden sirkülasyon veya ısı transferinin olduğu bölgeleri belirlememize olanak tanıyacaktır.
3. Keşfet modunda Mesh İyileştirme
Keşfet modunda başlangıç çözümümüzün doğruluğunu arttırmak için geometri ayrıklaştırma ve CFD denklemlerini çözmek için kullanılan ağı iyileştirebiliriz. İyileştirme düzeyi, istenen doğruluğa ve mevcut hesaplama kaynaklarına bağlıdır.
Bu modelde, alan genelinde mesh kalitesini iyileştirmek için Global Fidelity ve Size Preview gibi bazı meshleme özelliklerini kullanıyoruz. Sıcak ve soğuk suyun karıştırılması ve alandaki maksimum hız ve sıcaklığın belirlenmesi gibi ağ yoğunluğunun ve eleman boyutunun sonuçları nasıl etkileyebileceğini anlamak için bir ağ çalışması gerçekleştirdik.
4. CFD Modeli İyileştirmesi: Hassaslaştırma Modu
5. Parametrik Çalışma ve Tasarım Değişikliği
ANSYS Discovery'nin Keşfet modunu kullanmak, CFD modelleri hakkında bilinçli tasarım kararları vermenize yardımcı olacak hızlı ve sezgisel bir çözüm sağlayabilir. Ek olarak, giriş parametrelerini değiştirerek ve etkilerini inceleyerek hassasiyet analizi yapmak için Keşfet modunu kullanabiliriz. Bu, tasarımı optimize etmemize ve sıvı akışını ve ısı transfer davranışını etkileyen temel parametreleri belirlememize olanak tanır.
İyileştirilecek alanları belirlemek ve CFD modelinin performansını optimize etmek amacıyla tasarım değişiklikleri yapmak için parametrik bir çalışma kullanabiliriz. Parametrik çalışmamızda, CFD modelimizde anahtar parametreler olarak modelin geometrik özelliklerinin yanı sıra akış hızı ve sıcaklık gibi sınır koşullarını da ayarlıyoruz. Bu parametrelerden oluşan bir dizi test senaryosu oluşturuyoruz ve CFD modelinde karıştırma sürecinin gelişimini kontrol ediyoruz. ANSYS Fluent ve CFX'te geometri değişikliğinin imkansız olduğunu unutmamak önemlidir, bu nedenle değişiklikleri yapmak için SpaceClaim gibi ayrı bir CAD modelleme aracına ihtiyacımız var. Daha sonra yeni modelleri kurmak ve çözmek için modeli ANSYS CFD çözücüye geri gönderebiliriz. Ancak ANSYS Discovery ile problemin geometrisi ve fiziğindeki tüm değişiklikleri program içerisinde birlikte yapabiliyoruz, bu da çok büyük bir avantaj. Programdan çıkmamıza gerek yok ve her şey Discovery'nin içinde entegre edilmiş ve geliştirildi.
Analizden içgörü elde ettikten sonra istenilen performans hedeflerine ulaşmak için geometriyi değiştirebilir, sınır koşullarını ayarlayabilir veya sistem bileşenlerini optimize edebiliriz. Bu yinelemeli süreç, tasarımlarımıza ince ayar yapmamıza ve en iyi sonuçları elde etmemize olanak tanır.
6. Eşlenik Isı Transferi Analizi
Son bölümde, akışkan alanındaki ve onu çevreleyen katı cisimlerdeki ısı transferini birleşik ısı transferi analiziyle araştırıyoruz. Akışkan alanına halihazırda atanmış akışkan ve termal koşullara ek olarak dirsek duvarları için termal sınır koşullarını da dahil ediyoruz. Öncelikle katılara ısı akışı koşulunu uyguluyoruz, Ansys Discovery'de eşlenik ısı transferini gerçekleştirme kurulumunu açıklıyoruz ve ardından modeli çözüp sonuçları Keşfet modunda gösteriyoruz. Daha sonra, etkileri analiz etmek için Discovery analizine yerleştirilmiş monitörleri kullanarak katı maddelere yeni malzeme ve yeni ısı koşulları getirmenin etkisini inceliyoruz; Duvar malzemesini bakır alaşımıyla değiştiriyoruz ve ardından yalıtım ekleyerek bu değişikliklerin sonuçları nasıl etkilediğini gözlemliyoruz. Ansys Discovery'de birleşik ısı transferi analizinin kapsamlı bir incelemesini sağlamak için modelin Kurulumunu ve Çözümünü Refine modunda sergileyerek bu bölümü tamamlıyoruz.
ANSYS Discovery'nin gücünden yararlanarak, yalnızca verimli ve güvenilir değil aynı zamanda gerçekten yenilikçi olan akışkan ve termal ürünler yaratarak tasarım sürecini dönüştürme potansiyelini açığa çıkarabiliriz.