Fluidodinamica computazionale (CFD)

Utilizzare un software CFD è diventato indispensabile per ridurre i costi di sviluppo, dando agli utenti la possibilità di gestire velocemente e in modo più realistico i fenomeni fisici sulle geometrie in oggetto.
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La fluidodinamica computazionale, nota anche come CFD, è uno strumento di simulazione utilizzato per analizzare complessi fenomeni termici e fluidodinamici. È fondamentale per garantire la sicurezza di molti prodotti che utilizziamo quotidianamente, come le automobili o anche le case in cui abitiamo. Visualizzare i movimenti complessi di un flusso liquido o gassoso può essere abbastanza complicato. Implementare un software di simulazione come SCTetra nel processo, rende l’analisi di questo tipo di flussi molto più semplice. Ciò consente all’utente di prevedere le prestazioni dei prodotti prima di effettuare un test fisico, e ad ottenere un design ottimizzato già dalle prime fasi del processo di sviluppo. In alcuni casi, la simulazione può sostituire del tutto i test fisici. Utilizzare SCTetra consente di comprendere questo tipo di flussi utilizzando uno strumento semplice alla portata di tutti.

Ruolo del CFD in ingegneria
Una delle principali aspettative nei confronti delle aziende produttrici di oggi è che portino sul mercato velocemente prodotti ad alto valore aggiunto che incontrino i bisogni dei clienti. Inoltre, le aziende di successo identificano in modo proattivo scenari applicativi che potrebbero portare a prestazioni insoddisfacenti, rotture del prodotto e delusioni del cliente, e sono in grado di sviluppare soluzioni che riducono la possibilità di questi rischi.

Il software per l’analisi CFD è indispensabile per lo sviluppo prodotto, per assicurare che la migliore configurazione di progetto sia identificata all’inizio del processo di progettazione. La qualità del prodotto verrà migliorata durante la fase iniziale di progettazione, conducendo studi di fenomeni fluidotermici che possono influire sulle prestazioni del prodotto. Nella fase di progettazione più avanzata, le simulazioni possono aiutare a studiare le prestazioni del prodotto nelle condizioni reali in cui verrà utilizzato. Con questo tipo di analisi gli ingegneri possono comprendere la fonte di problemi che riducono le prestazioni e prendere in considerazione configurazioni diverse del progetto prima che si avvii la fase di produzione.

La soluzione CFD di MSC Software offre molte funzioni specifiche:

  • Stato stazionario e transitorio
  • Parti in movimento
  • Radiazione
  • Reazioni chimiche
  • Interazione fluidostruttura
  • Superficie libera
  • Cavitazione
  • Funzioni specifiche per Turbomacchine
  • Fluido compressibile
  • Analisi di rumore aerodinamico
  • Modellazione di ebollizione
  • Solidificazione/scioglimento
  • Flusso multifase
  • Formazione di condensa
  • Modellazione di una patina liquida
  • Particle tracking
  • Modellazione della perdita di pressione
  • Large Eddy Simulation
  • Mappatura
  • Modellazione di eliche
  • Riscaldamento per effetto Joule
  • Cuscinetti per fluidi

Applicazioni industriali:

  • Aerospazio e difesa: flussi subsonici e supersonici, aerodinamica del veicolo, trasferimento termico accoppiato
  • Automotive: Climatizzazione dell’abitacolo, rumore aeroacustico, fenomeni di sloshing, scarico, aerodinamica, raffreddamento del motore, sbrinamento, gearbox
  • Prodotti di consumo: Acustica, raffreddamento passivo/attivo, caschi per biciclette
  • Elettronica: produttori di component, analisi termica di circuiti stampati, raffreddamento, analisi LED
  • Navale: acustica, design dell’elica, cavitazione
  • Macchinari industriali: grandi ventole di aerazione, turbine a gas ed eoliche, turbine a vapore, pompe, lavatrici, turbocompressori




L’analisi multifase consente di effettuare simulazioni utilizzando tecniche di modellazione quali superficie libera, particle tracking, e volume of fluid. Casi applicativi includono: il deposito di particelle, gli effetti delle onde sulle navi, l’effetto dell’agitazione della benzina in un serbatoio.



Mesh discontinue e overset consentono di simulare oggetti in movimento. Mesh discontinue rendono possibile analizzare una combinazione di rotazioni e traslazioni come una pompa a pistone, o le forze trasversali durante l'applicazione di un freno a disco. Mesh overset integrano mesh fisse e in movimento. Sono applicabili per casi di deformazioni, rotazioni, o aree multiple in movimento. Ad esempio: una pompa a ingranaggi o l’apertura e la chiusura di una valvola motore.



Flussi supersonici ed espansioni/contrazioni del volume si possono simulare con un solutore basato sulla pressione o sulla densità. Un solutore basato sulla densità tiene il calcolo stabile durante le simulazioni ad alto numero di Mach. A seconda dell’obiettivo, possono essere specificati entrambi i metodi di soluzione per l’analisi.

Tramite l’analisi CFD è possibile prendere in considerazione tutti e tre i modi di scambio di calore. Oltre alla convezione naturale e forzata, la radiazione può essere calcolata sia con il metodo del flusso o il fattore di vista. Con il metodo a fattore di vista, si possono considerare anche riflessione, trasmissione e refrazione. L’ebollizione di un fluido può essere prevista considerando il coefficiente di ebollizione nucleata.

Il rumore causato dall’oscillazione della pressione di un fluido, come il rumore del vento, e il suono causato dalla risonanza, possono essere previsti utilizzando una simulazione di tipo Large Eddy (LES) e un modello di flusso comprimibile debole. Il calcolo della trasformata di Fourier può essere usato per ottenere la frequenza del rumore.

Utilizzando i risultati delle simulazioni, Optimus può essere usato per ottenere il design ottimale. È possibile prendere in considerazione molteplici variabili di progettazione e diversi obiettivi utilizzando un algoritmo genetico.

Tutte le fasi del lavoro in Cradle possono essere automatizzate con Visual Basic, dall’importazione della geometria, la creazione della mesh e l’esecuzione della simulazione fino alla creazione di report.

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