I n n o w a c j e   w    m o d e l o w a n i u   d l a   b r a n ż y    m a s z y n o w e j
branza maszynowa0 900x593 - Modelowanie dynamiki płynów dla branży maszynowej
Rysunek 1. Modelowanie prasy hydraulicznej
Komputerowa dynamika płynów
Obliczenia wytrzymałościowe MES i przepływowe CFD zaimplementowane w oprogramowaniu CAD stają się standardowym rozwiązaniem. Wynika to z rozszerzających się potrzeb konstruktorów w zakresie symulacji. Oprócz obliczeń strukturalnych, komputerowa dynamika płynów jest jednym z najczęściej wykorzystywanych narzędzi przez konstruktorów z branży maszynowej. Rozwiązania symulacyjne nie muszą zaczynać się na poziomie projektu CAD i być z nim powiązane. Przykładem podejścia do obliczeń pozwalającego na tworzenie wirtualnego prototypu są symulacje oparte na modelu.

Optymalizuj czas i koszty przy pomocy symulacji
Budowa fizycznych prototypów jest bardzo kosztownym, czasochłonnym procesem, podczas którego rzadko powstają rozwiązania zoptymalizowane. Wykorzystanie symulacji w celu utworzenia wirtualnego modelu pozwala na uniknięcie wzrostu kosztów oraz przyśpieszenie fazy wdrażania produktu. Szybka walidacja jeszcze na wczesnych etapach projektowania znacznie obniża koszty w działach badawczo – rozwojowych. Dzięki wykorzystaniu oprogramowania symulacyjnego w firmie jesteśmy w stanie oszczędzić na zlecaniu tego typu zadań zewnętrznym firmom i budować własne kompetencje.

Skorzystaj z gotowych bibliotek i buduj własne
Zaczynając budowę kompetencji w zakresie obliczeń przepływowych warto wziąć pod uwagę rozwiązania dedykowane dla przemysłu, które pozwalają na symulacje oparte na uproszczonym modelu. Dzięki zastosowaniu tego podejścia możemy korzystać z doświadczenia osób, które tworzyły biblioteki w oprogramowaniu i pracować na gotowych elementach. Połącz możliwości obliczeniowe stosowane do badań pojedynczych elementów, jak również całych systemów. W oprogramowaniu Simcenter Amesim biblioteki obejmują m. in. przepływ w rurociągach, hydraulikę siłową czy wymienniki ciepła. Ponadto wiele problemów przepływowych i termicznych możemy uprościć do jednego wymiaru lub nawet do bloków bezwymiarowych. Oprócz przyśpieszenia pracy obliczeniowców korzystających z gotowych modeli, w ten sposób przyśpieszamy również same obliczenia, które trwają dużo krócej, niż przy zastosowaniu klasycznego podejścia. Jeśli możemy uprościćobliczenia w naszym modelu, warto to zrobić. Czasem wręcz nie bylibyśmy w stanie zamodelować pełnego rurociągu czy układu hydrauliki siłowej korzystając z klasycznych rozwiązań CFD 3D.

branza maszynowa rys1 300x284 - Modelowanie dynamiki płynów dla branży maszynowej
branza maszynowa rys4 - Modelowanie dynamiki płynów dla branży maszynowej
Rysunek 2. Model siłownika sterowanego elektrozaworem
Rysunek 3. Rurociąg utworzony w oprogramowniu SimcenterAmesim
Implementuj elementy oparte o FVM
Oprócz podejścia opartego na modelu możemy również do naszego uproszczonego schematu implementować elementy oparte na Metodzie Objętości Skończonych (FVM) w celu poprawnego odwzorowania zachowania płynu w elemencie o skomplikowanej geometrii.

W branży maszynowej podejście oparte na modelu możesz wykorzystać m. in. projektując:

  • Układy hydrauliki siłowej (ikony podobne do oznaczeń wg. ISO)
  • Elementy hydrauliki siłowej (zawory, pompy, siłowniki) wraz z uwzględnieniem złożonej geometrii
  • Chłodzenie maszyn, elementów maszyn, wymienniki ciepła
  • Rurociągi z uwzględnieniem spadków ciśnienia, sztywności przewodów i termiki
  • Układy pneumatyki siłowej

branza maszynowa rys2 1 - Modelowanie dynamiki płynów dla branży maszynowej
Rysunek 4. Złożony układ termiczno – hydrauliczny
Rozbuduj model o inne domeny fizyczne
Mając na uwadze, że elementy, które projektujemy, są częścią większych systemów, możemy rozbudowywać model związany z przepływami o inne domeny fizyczne. Przykładowo można wykorzystać obciążenia mechaniczne wywoływane dynamiką pracy maszyny, zewnętrzne obciążenia termiczne, zewnętrzne sterowanie(również ko-symulację z PLC) lub napędy elektryczne. Tego typu podejście pozwala na rozszerzenie modelu związanego z dynamiką płynów i utworzenie tzw. wirtualnego bliźniaka maszyny.
branza maszynowa rys3 - Modelowanie dynamiki płynów dla branży maszynowej
Rysunek 5. Kosymulacja z oprogramowaniem wykorzystującym Metodę Objętości Skończonych
Podsumowując, podejście oparte na modelu pozwoli Ci na:
  • Przetestowanie koncepcji przed powstaniem fizycznego prototypu, a nawet przed powstaniem modelu CAD
  • Szybkie budowanie kompetencji w zakresie modelowania zagadnień związanych z dynamiką płynów
  • Korzystanie z gotowych elementów w celu wykonania obliczeń
  • Modelowanie wielu zagadnień kluczowych w branży maszynowej – od problemu chłodzenia czy pojedynczego elementu po całe układy hydrauliki siłowej
  • Połączenie modelu z istniejącym sterowaniem PLC
  • Utworzenie kompletnego wirtualnego bliźniaka

Jeśli zainteresował Cię ten temat, zapisz się na webinar!
zaproszenie webinar2 kopia 1 300x300 - Modelowanie dynamiki płynów dla branży maszynowej
WEBINAR NA ŻYWO  |  15 PAŹDZIERNIKA 2020  | 10:00
Rozwiązania symulacyjne dla systemów hydraulicznych i pneumatycznych