Site Rengi

CFD Analizi

14.03.2020
562

CFD Analizi ne demek? Bir mühendis yeni bir ürün tasarlamakla görevlendirildiğinde, örneğin gelecek sezon için kazanan bir yarış otomobili olan aerodinamik, mühendislik sürecinde önemli bir rol oynamaktadır. Bununla birlikte, konsept aşamasında aerodinamik süreçler kolayca ölçülemez. Genellikle mühendisin tasarımlarını optimize etmesinin tek yolu ürün prototipleri üzerinde fiziksel testler yapmaktır. Okuyacağınız bu makalede, cfd analizi ne demek, cfd analizi nedir, cfd analizi nasıl yapılır, cfd analizi ansys, cfd analizi programı, cfd analizi yapan firmalar üzerine detaylı bilgiler edinecek ve analiz hizmeti alabileceğiniz Marsis İnovasyonu tanıyacaksınız.

cfd analizi
cfd analizi

CFD Analizi Nedir?

CFD nedir ? Akışkanlar dinamiği yüzyıllardar analitik çözüm yöntemleir ile çözülmektedir. Fakat özellikle bilgisayar teknolojisinin ilerlemesi ile birlikte ‘Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği’ dediğimiz ‘Computational Fluid Dynamics’ yöntemi kullanılmaya başlamıştır. CFD olarak kısaltılan bu yöntem ile, özellikle zor, karmaşık mühendislik problemlerinin çözümü için kullanılmaktadır.

Gaz ve sıvı akışlarını görselleştirmek ve ölçmek ve çevreleri üzerindeki etkilerini değerlendirmek için bir yöntemdir. CFD Analizi nedir, bir ürünün veya gayrimenkul gelişiminin erken aşamalarında faydalı bir araçtır. CFD ile yeni veya değiştirilmiş bir CAD tasarımının akışkan dinamiği performansını sanal bir şekilde değerlendirebilirsiniz. Daha fazla geliştirme ve optimizasyon için size yeni bilgiler ve fikirler sunar. Bu şekilde pahalı ve sinir bozucu bir deneme yanılma sürecinden kaçınır, riskleri yönetir ve daha iyi sonuçlar elde edersiniz.

CFD ayrıca, iyileştirme için yer olup olmadığını ve varsa hangi modifikasyonun en verimli olduğunu belirlemek için mevcut ürünleri, sistemleri ve binaları incelemek için çok yararlıdır. CFD Analiz Programı konusunda Ansys CFD ürünlerini tercih edebilirsiniz.

CFD Analiz Programı ve Türleri Nelerdir ?

Bilgisayar teknolojisinin gelişmesi ile birlikte bir çok nümerik analiz yazılımı geliştirilmiş ve kullanıma sunulmuştur. Gerek akademik gerekse sanayi, Ar-Ge firmalarında (Ar-Ge danışmanlığı hakkında bilgi almak için ‘Ar-Ge Danışmanlık‘ makalesini okuyun.) çokça farklı yazılımlar kullanılmaktadır. Ansys Fluent ise en eski ve doğruluğu ispatlanmış bir yazılımdır. Bu yazılım ile mükemmel cfd simülasyonları elde edebilirsiniz.

CFD Analizi Ne Demek ve Hangi Progblemlerin Çözümü İçin Kullanılır

Bilgisayar teknolojisinin yükselişi ve sürekli artan hesaplama gücü ile , Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği alanı, katı etkileşime sahip olan veya olmayan sıvı akışları için çözümler üretmek için yaygın olarak uygulanan bir araç haline geldi. Bir CFD analizinde, akışkan akışının hız, basınç, sıcaklık, yoğunluk ve viskozite gibi fiziksel özelliklerine göre incelenmesi yapılır. Doğruluktan vazgeçmeden sıvı akışıyla ilişkili fiziksel bir fenomen için neredeyse bir çözüm üretmek için, bu özelliklerin aynı anda dikkate alınması gerekir.

CFD Analizi Nasıl Yapılır ve İşlem Basamakları Nelerdir ?

Nümerik analizlerde ilk adım CAD geometrisini hazırlamak, sonrasında mesh, sınır şartları ve yükler, çözüm ve sonuçların elde edilip değerlendirilmesidir. Bu işlemler;

Geometri Hazırlama (CAD)

Ürünün 3D modeli SpaceCalim, Solidworks veya diğer CAD programlarında hazırlanır. Gerçek geometrinin çizilmesi burada önemlidir. Hazırlanan geometriyi analize hazırlamak için Ansys SpaceClaim yazılımına aktarılır .

Akış Hacmi Oluşturma

Ürünün 3D modeli oluşturulduktan sonra, akış hacminin oluşturulması gerekir. Burada Ansys SpaceCalim yazılımının güçlü komutları bulunmakta ve hızlı bir şekilde modeli oluşturmanızı sağlamaktadır. Ayrıca SpaceCalim kullanarak bölgesel isimlendirmeler yapılıp sonrasında Ansys Fluent veya Ansys CFX e geçilmelidir.

Sonlu Elemanlar Ağı (Mesh) Oluşturma

Mesh, nümerik çözümlerde çok önemli bir aşamadır. Mesh işleminin doğru ve kaliteli yapılması yüksek doğrulukta çözüm elde edilebilir. Ansys Meshing bu konuda yetkin ve güçlü komutları bulunmaktadır.

CFD Modelleme

Olayın tanımlanmasının ardından girşi parametreleri, çıkış parametreleri, kullanılacak yöntemler, türbülans parametreleri, yer çekimi, interface, hareketli mesh ve diğer bütün parametreler belirlenir.

Çözüm Ayarları ve Çözümün Alınması

Çözüm izleme, yöntemleri, yakınsama parametreleri, iterasyon, zamana bağlımlı veya setady-sate çözüm parametreleri, çözüm anında bölgesel, noktasal izleme ve diğer ayarlar sonrası çözümün elde edilmesi. İteresayno sayısı çok önemlidir. Otomatik olarak yakınsama sonrası çözümün durması gibi ayarlar yapılır.

Sonuçların Elde Edilmesi ve Raporlanması

Çözüm işleminin başarılı olarak yakınsaması sonrası Ansys Fluent veya Ansys CFX de CFD analiz sonuçlarını elde edebilirsiniz. Yada Ansys yazılmıının geliştirdiği CFD analizi ne demek ve son işlemci modülü ile profesyonel grafikler, videolar, animasyonlar ve eğriler elde edebilirsiniz. Müşterilerinizin olayı anlaması, yorumlaması ve değerlendirmesi için rapor hazırlama çok önemlidir. Animasyonlarla raporu detaylandırarak eksiklikler, fazlalıklar, yapılması gereken revizyonlar için önemli ayrıntı sunar.

CFD Analizi Tarihi Gelişimi

Antik çağdan günümüze kadar sıvıların akışını incelemeye yönelik, onların özelliklerini, davranışlarını araştırnaya yönelik istekli olmuş ve çalışmalar yapmıştır. Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği Analizi (CFD Analiz) özellikle bilgisayar teknolojisinin gelişmesiyle birlikte ilerleyen, bilim adamlarının geliştirdiği sayısal bir yöntemdir. CFD analizi ne demek ve nası yapılır konularında çözüm aramak gerekir. Bu yöntem ile ürünlerin davranışları incelenmeye başlanmıştır.

Genel olarak CFD tarihini inceleyecek olursak;

  • 1910’a kadar: Matematiksel modeller ve sayısal yöntemlerde gelişmeler oldu
  • 1910-1940 Arası: El hesaplamalarına dayalı sayısal çözümler üretmek için model ve yöntemler geliştirildi
  • 1940-1950 Arası: İlk bilgisayarların gelişmesi ile birlikte bilgisayar tabanlı hesaplamalara geçilmiştir. 1953 yılında, Kawaguti tarafından silindir etrafındaki akış için çözüm elde etmiştir.
  • 1950 – 1960 Arası:Los Alamos Ulusal Laboratuarı, ABD’den Navier-Stokes denklemlerine dayalı sıvı akışını modellemek için bilgisayarları kullanan ilk çalışma. Girdap – akım fonksiyonu yönteminin değerlendirilmesi 4. Dünyada 2D, geçici, sıkıştırılamaz akış için ilk uygulama.
  • 1960 – 1970 Arası: 19675’te Hess ve Smith tarafından 3B cisimlerin hesaplamalı analizi hakkında ilk bilimsel makale “Rasgele cisimler hakkında potansiyel akışın hesaplanması” yayınlandı. Ticari kodların oluşturulması. Hala yaygın olarak kullanılan k-bul türbülans modeli, Keyfi Lagrange-Euler, BASİT algoritması gibi çeşitli yöntemlerin katkısı.
  • 1970-1980 Arası: Boeing, NASA ve bazıları tarafından üretilen kodlar denizaltılar, yüzey gemileri, otomobiller, helikopterler ve uçaklar gibi çeşitli verimleri ortaya çıkardı ve kullanmaya başladı.
  • 1980-1990 Arası: Üç boyutlu durumda transonik akışların doğru çözümlerinin Jameson ve ark. ark. Ticari kodlar hem akademi hem de endüstri aracılığıyla uygulanmaya başlanmıştır.
  • 1990- Günümüze: Bilişim alanındaki kapsamlı gelişmeler: Dünya genelinde CFD‘nin neredeyse her sektörde kullanımı.

Daha büyük resim: Tüm teorik akışkanlar dinamiği modelleri için merkezi matematiksel açıklama, viskoz akışkan alanlarının hareketini tanımlayan Navier-Stokes denklemleri tarafından verilmektedir. Keşiflerinin tarihi oldukça ilginç. Ünlü Navier-Stokes denkleminin daha önce hiç karşılaşmamış olan Claude-Louis Navier (1785-1836) ve Sir George Gabriel Stokes (1819-1903) tarafından üretilmesi tuhaf bir tesadüf. İlk başta, Claude-Louis Navier 1822’ye kadar kısmi denklemler üzerinde çalışmalar yaptı. Daha sonra Sir George Gabriel Stokes 18459’da denklemleri ayarladı ve sonlandırdı.

Yönetim Denklemleri

Termo-akışkan incelemelerinin ana yapısı, sıvının fiziksel özelliklerinin korunum yasasına dayanan yönetim denklemleri tarafından yönlendirilir. Temel denklemler üç fizik koruma yasasıdır:

  1. Kütlenin Korunması: Süreklilik Denklemi
  2. Momentumun Korunumu: Newton’un İkinci Yasasının Momentum Denklemi
  3. Enerjinin Korunumu: Termodinamiğin Birinci Yasası veya Enerji Denklemi

Bu ilkeler kütle, momentum ve enerjinin kapalı bir sistem içinde sabit sabitler olduğunu belirtir. Temel olarak: İçeri giren, başka bir yere de çıkmak zorundadır.

Mesh Yakınsaması

Çoklu görev, yüzyılın genellikle erteleme veya başarısızlıkla sonuçlanan vebalarından biridir. Bu nedenle, planlanmış, bölümlere ayrılmış ve sıralı görevlere sahip olmak hedeflere ulaşmak için çok daha uygundur: bu CFD için de çalışmaktadır. Bir analiz yapmak için, çözelti alanı, hücre adı verilen birden fazla alt alana bölünür. Bu hücrelerin hesaplama yapısındaki birleşimine mesh adı verilir. Kullanılan CFD analiz programı mesh açısından son derece önemlidir.

cfd mesh islemleri
cfd mesh islemleri

Alanın basitleştirilmesi olarak örgüye ihtiyaç vardır, çünkü sadece matematiksel modeli doğrusallık varsayımı altında çözmek mümkündür. Bu, çözmek istediğimiz değişkenlerin davranışının her hücre içinde doğrusal olabileceğini varsaymamız gerektiği anlamına gelir. Bu gereklilik ayrıca, öngörülen fiziksel özelliklerin oldukça uçucu olduğundan şüphelenilen alanlar için daha ince bir ağın (ağ arıtma adımları yoluyla oluşturulan) gerekli olduğunu da ima eder. CFD Analizi ve çözümleri için bize ulaşın.

Kafes yapısına dayalı hatalar, simülasyonun başarısız olmasına neden olan sık karşılaşılan bir sorundur.

Bunun nedeni, kafesin çok kaba olması ve bu tek elemanda meydana gelen tüm efektleri tek tek kapsamaması, ancak örgü daha ince hale geldikçe değişen çoklu efektleri kapsaması olabilir. Bu nedenle, bir bağımsızlık çalışması yapılmalıdır. Çözeltinin doğruluğu büyük ölçüde ağ yapısına bağlıdır. Doğru çözümler üretmek ve güvenilir sonuçlar elde etmek için analistin hücre türü, hücre sayısı ve hesaplama süresi konusunda son derece dikkatli olması gerekir. Bu kısıtlamaların optimizasyonu, aşağıdaki gibi sıralanabilecek kafes yakınsama olarak tanımlanır:

Oldukça az sayıda elemanı olan ve analiz yapan bir kafes yapısı oluşturun. Daha önce, mesh kalitesinin ve CAD modelinin kapsamının muayene için makul olduğundan emin olun.

Kafes yapıları daha fazla sayıda elemanla yeniden üretin. Tekrar analiz yapın. Sonuçları incelenen davanın özelliklerine göre karşılaştırın. Örneğin, bir vaka bir kanaldan iç akışın incelenmesi ise, kritik bölgelerdeki basınç düşüşü karşılaştırma olarak kullanılabilir.

Sonuçların öncekilerle tatmin edici bir şekilde birleştiği bir dizi öğeye yükselmeye devam edin. CFD Analizi nedir ve nerde kullanılır.

Bu nedenle, kafes yapısına dayalı hatalar ortadan kaldırılabilir ve hesaplama süresini ve gerekli hesaplama kaynaklarını optimize etmek için neredeyse eleman sayısı için optimum değer elde edilebilir. Şekil 4’te, eleman sayısındaki artış yoluyla hayali X bölgesinde statik basınç değişikliğine bakan bir çizim gösterilmektedir. Şekil 4’e göre, güvenilir bir çalışma yapmak için yaklaşık 1.000.000 unsur yeterli olacaktır.

cfd yakinsama analiz
cfd yakinsama analiz

CFD Analizi Çözümlerinde Yakınsama

Bir heykel yaratmak, son ürünü baştan hayal edebilme yeteneğine sahip son derece yetenekli bir sanatçı gerektirir. Yine de bir heykel, örneğin, başlangıçta basit bir kaya parçası olabilir, ancak sonunda istisnai bir sanat eseri olabilir. Oyma boyunca tamamen kademeli bir işlem, istenen benzersiz şekli elde etmek için önemli bir konudur. Her işlemde, taş parçacıkları, artıklar gibi bazı öğelerin nesneden atıldığını unutmayın. CFD Analiz ayrıca analiz sırasında kademeli işlemeye dayanan benzer bir yapıya sahiptir. Simülasyon sonuçları için son derece kritik olan bölgelerde (örneğin, Formula 1 otomobilindeki bir spoyler), simülasyonu daha doğru hale getirmek için kafes daha küçük elemanlara rafine edilir.

Yakınsama, hesaplamalı analiz için önemli bir konudur. Sıvının hareketi türbülans, faz değişimi ve kütle transferi gibi çeşitli karmaşık modellerle doğrusal olmayan bir matematiksel modele sahiptir. Analitik çözümün yanı sıra, sayısal çözüm, önceki aşamalar arasındaki hataların azaltılmasıyla sonuçların elde edildiği yinelemeli bir şemadan geçer. Son iki değer arasındaki farklar hatayı belirtir. Mutlak hata azaldığında, sonucun güvenilirliği artar, bu da sonucun kararlı bir çözüme dönüştüğü anlamına gelir. CFD Analizi nedir ve hizmeti için bize ulaşın. CFD Analiz programı olarak farklı yazılımlar kullanılmakta ise de Fluent en önemli yazılımdır.

Yakınsama kriterleri türbülans, çok fazlı vb. Matematiksel modellere göre değişir.

Analistler çözümün ne zaman yakınlaştığına nasıl karar verirler? Yakınsama, amaçlanan durum geçici olsa bile, sonuçların zaman içinde değiştiğini gösteren sabit bir durum elde edilene kadar devam etmelidir. Yakınsama, her zaman adımı için, hepsi sabit durumlu bir süreçmiş gibi gerçekleştirilmelidir. Yakınsama kriterleri nelerdir? En uygun süreci gerçekleştirmek için doğruluk oranı (kabul edilebilir hata), davanın karmaşıklığı ve hesaplama süresi ana konular olarak düşünülmelidir. Taş artıkları gibi denklem kalıntıları her bir yinelemede değişir. Yinelemeler eşik değerine düştükçe yakınsama sağlanır. Geçici bir durum için, bu işlemlerin her zaman adımı için gerçekleştirilmesi gerekir. Ayrıca, yakınsama aşağıdaki gibi çeşitlendirilebilir:

  • Başlangıç koşulları, yetersiz gevşeme ve Courant numarası olarak parametrelerle hızlandırılabilir.
  • Her zaman doğru olmak zorunda değildir, ancak çözüm bir araya gelebilir, tercih edilen matematiksel model ve kafes yanlış veya belirsiz olabilir.
  • Birinci sınıftan ikinci dereceye kadar ayrıklaştırma şemaları kullanılarak makul ağ kalitesi, ağ iyileştirme gibi çeşitli yöntemler içinde stabilize edilebilir.
  • Belirsizlikten kaçınmak için gerekirse çözümün tekrarlanabilir olmasını sağlayın.

Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği uygulamaları, mesh ve diğer bilgiler için makalelerimizi okuyabilirsiniz.

CFD Analizi Nedir ve Ansys Yazılımı

Dünyanın lider nümerik analiz yazılımı Ansys ürünleri ile cfd analizlerinizi gerçekleştirebilirsiniz. Geometri hazırlama, çözüm, çözüm sonrası işlemler ve raporlama için mükemmel çözümler sunmaktadır. Ansys Fulent, CFX, Polyflow gibi bir çok yazılım bulunmaktadır. Ayrıca geometri hazırlama Ansys Spaceclaim ile çok daha basit ve hızlı yapılabilmektedir.

CFD Analizi Yapan Firmalar

Marsis İnovasyon, uzman ekibi ve teknik altyapısı, ileri teknoloji yazılımları ile Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği Alaniz (CFD Analizi) alanında hizmet vermektedir. Ürünlerinizin akış analizlerini gerçekleştirip, geometrik ve topoloji optimizasyonu içeren teknik rapor hazırlamakta ve size teslim etmektedir. CFD Analiz Programı olarak Ansys Fluent kullanmaktayız. Ansys ürünleri hakkında detaylı bilgi için ‘Analiz Ansys‘ web sitemizi ziyaret edebilirsiniz. Ürün geliştirme süreçlerinizde cfd analizi yaptırmak için bize ulaşın. ,

ETİKETLER: cfd, analiz, fea, ANSYS
Ziyaretçi Yorumları (13)