1. INTRODUCCIÓN AL CFD: Ventajas y beneficios de la simulación. Ed Erb, CD-adapco · Paco Ezquerra, CD-adapco Viernes, 18 de Marzo de 2011

2. SEMINARIO: Instrucciónes Preguntas y dudas Se ruega enviar las preguntas mediante el chat (abajo, a la derecha). Contestaremos a las preguntas tras la presentación. Ajuste de la visualización Regulación automática de la ventana a pantalla completa: pulse el menú “share” y luego en la opción “fit auto”. La presentación se grabará Si tuviera problemas técnicos o de audio, el seminario se podrá descargar en unos días desde nuestra página web. http://www.cd-adapco.com/downloads/webinar_recordings/index.html

4. Programa Introducción Introducción al CFD – flujo de trabajo. En profundidad Ecuaciones básicas del CFD, condiciones de contorno, mallados para el cálculo. Información sobre modelización de multifase y de turbulencia. Postprocesado. Hardware para el CFD. ¿Por que CD-adapco y STAR-CCM+? Sus preguntas...

5. Objetivos del seminario on-line de hoy Proporcionar unas directrices generales del mundo de la simulación fluido dinámica y térmica – (CFD). Introducir la terminología y los conceptos básicos que les serán útiles en este entorno de trabajo. Ayudar en la elección mediante información técnica especializada de un software CFD si fuera necesario. ejemplo Túnel de viento virtual Condiciones symmetry streamlines malla poliédrica

6. IntroducciónEd Erb

8. Los resultados son iguales a los obtenidos con la creación de prototipos y la experimentación, pero con una clara reducción de tiempos y de costos.

10. Sectores de aplicación

11. Ejemplo de las consecuencias económicas del CFD “En tres días hemos reducido la pérdida de carga en un 48% en nuestra unidad de respiración para neonatos. De otra manera esta mejora habría requerido medios experimentales con un plazo de un año y una inversión de al menos 250.000 $. El programa de CD-adapco se ha amortizadotras solo 3 días de uso.” testimonio del Ing. Steve Han de Viasys (*) sobre el uso y los beneficios de la solución STAR integrada en el sistema CAD de Solidworks. (*) Viasys es ahora parte de CareFusion

13. Solution: simulate pump under a variety of operating conditions, including full complex motion of oscillating pendulum valves

14. Outcome: Delivering only the oil required, PSZ pumps are extremely energy efficient compared to traditional designs. The PSZ oil pump has been adopted by several major OEMs.

16. Solution: STAR used to identify areas in which gas pockets are likely to form in the event of a gas release.

17. Outcome: STAR used in the design of compartment ventilation for several hundred GE turbine installations, ensuring safe operation throughout several industries.

18. “Un enfoque combinado de modelos CFD y verificación física ha demostrado ser altamente eficaz en la prestación de un conocimiento detallado del flujo dentro del compartimento, y para orientar el diseño de la ventilación del compartimento y sistemas de detección para asegurar una base para la seguridad que no haya fugas de gas.” Dr Ian Cowan, WS Atkins

19. 13 Case Study: Felt RacingDiseñode Bicicletas Issue: Felt design and manufacture high-end carbon-fibre bikes for the triathlon market. Solution: STAR surface wrapping used to combine CAD model of bicycle with rider mannequin and quickly evaluate the influence of multiple design changes on the combined drag coefficient Outcome: Significant reduction in drag over previous models and competitors products. Final bicycle design marketed as “world’s most aerodynamic UCI legal tri-bike”. “De toda la tecnología CFD hemos intentado, sólo las herramientas de CD-adapcoproporcionan un proceso sólido y eficiente que nos permite optimizar nuestra estructura de trazado sin demora a nuestro programa de producción”Tim Lane, Felt Racing

21. Solution: CD-adapco software used to predict full six-degree-of-freedom motion of container ships under heavy seas. Forces predicted by CFD calculations used as boundary conditions for structural analysis of hull deformation.

23. Solution: STAR simulation of wave impact used to provide force data for structural-analysis of platform. Simulations performed at full scale and examined multiple wave impact scenarios.

25. Ejemplo en la industria del flujo de trabajo:Daimler Clase A, aerodinámica externa Mallado: Creación de la superficie CFD Preproceso: Correcciones de las superficies Mallado: Creación del volúmen CFD Preprocesado y cálculo en un cluster

26. Flujo de Trabajo: ProcesoIntegrado de Estudios deFlujo, Temperatura y Estrés

27. En profundidadPaco Ezquerra

28. Ecuaciones básicas de la dinámica de fluidos

29. Ecuaciones básicas Las siguientes ecuaciones son la base del CFD: Conservación de la masa continuidad Conservación de la cantidad de movimiento. F = m·a Conservación de la energía 1ª ley de la termodinámica Estas ecuaciones adoptan la forma de ecuaciones diferenciales con derivadas parciales, no lineales.

31. La ecuación básica, en forma matemática velocidad de variación de en el volumen V flujo difusivo de a través de S flujo convectivo de a través de S + = + fuente / sumidero de  en el volumen V término difusivo término convectivo

32. Aproximación a los volúmenes finitos Problema continuo en la variable (x,y,z,t) Discretización del espacio en celdas de cálculo (volúmenes finitos) – en cada celda, el volumen de la integración es tan pequeño que se puede considerar que las magnitudes en su interior son constantes Problema discretoen Nvariables P(t) ¿Cómo se evalúan los flujos en las superficies Sj ? Solver numérico

35. Discretización en volúmenes finitosAPP = ∑m Am m+ s1 A f = s P

36. Condiciones de contorno ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?

37. La importancia de las condiciones de contorno en el flujo de trabajo del CFD

38. Condiciones de contorno / ejemplo elemental¡muy común en la práctica! Velocidad =0 Temperatura parte sólida flujo parte sólida Velocidad, Densidad, Temperatura Velocidad =0 Temperatura

39. Ejemplo de aplicación para la condición de contorno de Symmetry

40. Visión general de la multifase

41. Continuo, CCM y CFD CCM campo E.M. sólido continuo CFD gas líquido CFD=Computational Fluid Dynamics CCM=Computational Continuum Mechanics

42. Fluido&estructura – interacción “débil” Uso del sólido para separar diversas corrientes fluidas Trasporte de calor (conducción) en el sólido CCM campo E.M. sólido CFD gas líquido

43. Ejemplo de cálculo de dominios múltiples. 3 dominios: gas / sólido / gas fluido propiedad=aire solido propriedad=ladrillo fluido propiedad=aire

45. El sólido se deformaCCM campo E.M. sólido gas líquido

46. Visión general del CFD avanzado: Multifase

47. Malla de cálculo

50. Tipos de mallado automático para el cálculo celdas trimadas (~hexaedros) tetraedros poliedros

52. Uso de los poliedros Comparación entre el mallado tetraédrico y el poliédrico en términos de convergencia y uso de la CPU

53. Visión general de la turbulencia

54. Leonardo, 1510: u(t) = U + u΄(t) “Se puede observar en el movimiento de la superficie del agua, mediante el uso de unos cabellos, que hay dos movimientos, uno que atiende al peso del vello y otro que está relacionado con el tiempo; por lo que en el agua en movimiento vertiginoso, una parte responde al impulso del curso principal y otra espera a la incidencia de movimiento y se refleja”

56. Modelos LES, DNS, RSM: especialistasDNS DNS LES R A N S

57. Postprocessing

58. Tratamiento de los datos(postprocesado/generación de informes) visualización de campos líneas de flujo visualizaciones isosuperficies tratamiento de datos numéricos informes ingenieriles

59. Ejemplos de postprocesado en sección: velocidad

60. Streamlines – líneas de corriente

61. Streamlines – líneas de corriente

62. STAR-CCM+ : presentación de informes al detalle

63. Informes: volúmenes, superficies, puntos Valoresmediossobre superficies o volúmenes Transferencia de calor

64. Informes Cp en la línea central Monitorización de resistencia y aerodinámica Velocidad en un punto Convergencia de los residuos

65. Generaciónautomática de informes “del CAD al Powerpoint”

66. ¿Cual es el hardware óptimo para el CFD?

67. ¿Cuántos y qué recursos requiere un análisis CFD? uso de la RAM uso de la CPU (GB)

68. Como funciona el cálculo en paralelo Componentes de hardware Interconexión entre las CPU Velocidad de cada CPU individual Otros factores(RAM, ...) Componentes de software Software de partición de la malla de cálculo Software de comunicación

69. Concepto de partición del dominio

70. Ejemplo público de la escalabilidad del dominio

71. Para terminar...

72. CD-adapco: The Company Behind the Solutions Empresaindependientemasgrande del mundoqueofrecesoluciones de simulaciónflujo/termica en 3D. software, consultoria, mentoria, capacitación STAR-CCM+ : la herramientamasavanzada del mundoparasimulaciones CFD en 3D Desde 1980 comoproveedor de CAE en variasindustrias: petrolera, nuclear, quimica, automotriz, aerospacio & defensa, y mas… MasqueUS$115 million facturados, 23%+ crecimientoanual 480+ empleados en 25 oficinas 90% postgraduate degrees; 40% PhDs 8,000 usuarios en masde 3,000 empresas Dirigiendo la Tecnologia y Formando el Mercado de Simulacion y CFD para Hoy y el Futuro!

73. Algunos de nuestros clientes

74. Resultados de la encuesta sobre los requisitos básicos de CFD en la industria Flujo de trabajo proceso integrado desde el CAD hasta las visualizaciones  automatización del proceso de trabajo  calidad de los resultados: capacidad de crear automáticamente, pero sin perder calidad, la malla para el cálculo Hardware obtener el máximo de su presupuesto de hardware Soporte soporte a los clientes consultoría de ingeniería Detalles Buscar el mejor método de acoplamiento fluido-estructura  Física avanzada: modelos físicos para ampliar el rango de posibles aplicaciones de CFD

75. La Importancia de la Herramiento Optima Para ser effectivo, simulacionesdeben ser: SuficienteRapido a darrespuestas a dentro de suslimitaciones de tiempo SuficientePreciso a proporcionarrespuestasque les ayudamejorarsusdiseños y hacerdecisionesmejores.

77. ¿Cómo utilizar el software? CD-adapco tiene dos paquetes revolucionarios para el mundo del CAE: LICENCIAS ANUALES “planas” sin tener en cuenta el número de procesadores utilizados PAQUETES HORARIOS (500, 1.000,..., 40.000 h) sin contar el número de procesadores utilizados utilizando su propio cluster alquilando hardware de terceros o utilizando hardware “en remoto” de terceros

78. La última frontera: "del CAD al PowerPoint" (automatización del proceso)

79. Turno de“Preguntas y Respuestas”

80. ¿Cómo seguir? Ed Erb

81. Cursos www.cd-adapco.com/training Manejo de STAR-CCM+ Introduction to CFD Aero-Acoustics Virtual Tow Tank Electronics Thermal Management JAVA™ Scripting - Process Automation STAR-CCM+ Wizard Creation Engine Compartment Thermal Modeling Applied Computational Combustion Analysis Effective Heat Transfer Modeling Simulation of Rigid Body Motion Virtual Thermal Reliability Lab Internal Combustion Engine Modeling

82. Próximos eventos Grabación de este seminario: Estará disponible en nuestra web en unos días Conferencia Americana de usuarios STAR 2011: 28-29 Junio 2011 Chicago, IL 29 Junio: curso para los inscritos a la conferencia ($99) Curso de iniciación de STAR-CCM+: 4-6 Abril 2011 En las oficinas de CD-adapco Houston Necesaria inscripción previa – Plazas limitadas

83. ¡Hasta pronto!