Quale strumento di simulazione CFD scegliere? Consigli utili

Una delle sfide più complesse dell’epoca moderna è rimanere competitivi nel tempo, progettando e sviluppando prodotti che siano complessi, da un lato, ed efficienti dall’altro.

La presenza sulla scena di riferimento delle industrie si misura dalla capacità di anticipare le possibili criticità dei prodotti già in fase di progettazione, così da ridurre il time to market e raggiungere il mercato con anticipo rispetto alla concorrenza.

Il software di simulazione CFD supporta la squadra di ingegneri nell’acquisizione di conoscenze indispensabili per migliorare il prodotto – in fase di realizzazione e nel momento della prototipazione. Come scegliere quello giusto? Ecco qualche consiglio utile!

Simulazione CFD: le industrie coinvolte

La fluidodinamica computazionale – o simulazione CFD – permette di simulare il comportamento di fluidi liquidi e gassosi attraverso modelli numerici che riproducono diversi scenari.

Al giorno d’oggi, sono diverse le industrie che si affidano a questo strumento:

• automotive
• oil&gas
• aerospaziale
• chimico-farmaceutico
• energetico
• food&beverage
• meteorologico

Come trovare lo strumento di simulazione CFD ideale?

Occorre fare un’importante premessa: le normative che regolano il settore industriale sono molto stringenti e richiedono strumenti capaci di adattarsi a requisiti rigidi e in continuo aggiornamento. La valutazione delle performance in questo campo permette di valutare le singole prestazioni, supportando l’ottimizzazione del sistema attraverso l’individuazione delle principali criticità.

Sul mercato, è possibile trovare diversi strumenti di simulazione CFD; per affidarsi a quello più giusto, è necessario studiarne il grado di completezza e funzionalità, che può offrire una marcia in più allo sviluppo prodotto, rendendo il time to market fluido e privo di barriere.

Le soluzioni integrate più innovative semplificano il lavoro di tutta la squadra di progettazione, favorendo uno scambio di informazioni diretto e, in quest’ottica, garantiscono la perfetta compatibilità tra strumenti della stessa famiglia. Dal concept design fino alla simulazione e alla costruzione del modello finito, il software di simulazione assicura un percorso agile e una perfetta visibilità su dettagli di progettazione, dalle caratteristiche ai malfunzionamenti.

Entrando nel merito delle caratteristiche tecniche da valutare in uno strumento di simulazione CFD, ecco alcune delle applicazioni più ricercate e funzionali.

I modelli di turbolenza sono utilizzati – tra gli altri - per indagare perdite di carico, effetti dell’aerodinamica e processi di mixing; una delle funzioni più innovative legata a questa applicazione è l’aeroacustica, che calcola il rumore generato dal fluido – una necessità particolarmente sentita nell’ambito della costruzione di elettrodomestici, così come nelle progettazioni automotive.

Lo studio sugli scambi termici effettuata dalla simulazione CFD permette di studiare e intervenire sulle prestazioni di caldaie, scambiatori di calore e tecnologie simili. L’analisi dei fenomeni termici è poi indispensabile per realizzare impianti di climatizzazione – civili e industriali.

Nel caso, ad esempio, della componentistica industriale, sono diverse le situazioni in cui ci sono parti mobili che interagiscono con il fluido – ingranaggi, sistemi di apertura e chiusura per condotte forzate. Questi scenari possono essere analizzati a fondo solo attraverso algoritmi di moto, che sappiano gestire condizioni statiche e dinamiche.

Le industrie dell’automotive, aeronautico, delle caldaie e chimico hanno a che fare con processi di combustione che devono essere valutati attraverso l’analisi delle emissioni:

• NOx
• CO
• CO2

Anche in questo caso, le funzionalità offerte dal software CFD fanno la differenza nella valutazione dei processi di combustione e, in particolare, nella verifica di forma, efficienza, stabilità della fiamma e integrità strutturale.

I software di simulazione CFD più aggiornati permettono di indagare tutti quei fenomeni – piuttosto diffusi nel settore industriale – dove non esiste una netta separazione tra fluidi presenti contemporaneamente e in stati diversi (ad esempio acqua e gas). In questo caso, si opta per una simulazione fluidodinamica computazionale multifase con due approcci:

• langrangiano: traccia il particolato disperso in un fluido 
• euleriano: usato nei processi di separazione mixing tra vari fluidi

La fluidodinamica è una disciplina che tocca più fenomeni e industrie, per cui è molto diffusa l’esigenza di trovare software di simulazione CFD capaci di incrementare l’efficienza e la qualità delle prestazioni. Affidarsi al software giusto può offrire imperdibili benefici alle imprese:

• diminuzione del time to market
• abbattimento dei costi
• riduzione - e in alcuni casi eliminazione - dei prototipi fisici
• possibilità di raggiungere il mercato prima dei competitor

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