CFD 1D

Aerospazio: nasce l’alleanza tra Boeing e Siemens-Mentor. Ecco gli strumenti software utilizzati per progettare gli aerei

on 11 Ottobre 2018

Nell’aerospazio la notizia del momento è l’alleanza tra Boeing e Siemens, che consentirà al gigante mondiale dell’industria aerospaziale di utilizzare i software di Mentor Graphics, oggi parte integrante della stessa Siemens. Tali strumenti diventeranno parte integrante di quelli che in Boeing vengono chiamati Second Century Enterprise Systems (2CES). I 2CES sono il cuore di una strategia della più grande impresa aerospaziale del mondo, per trasformare se stessa in vista delle sfide del ventunesimo secolo. L’obiettivo è di dominare anche i prossimi 100 anni, e hanno scelto di farlo in partnership con Siemens. Le due aziende insieme saranno in grado di trasformare ulteriormente la progettazione e la produzione, con iniezioni ancora più massicce di automazione e di digitalizzazione.

La decisione di Boeing arriva a seguito di un’analisi onnicomprensiva delle diverse soluzioni presenti sul mercato, tenendo conto sia della varietà di necessità tipiche dell’aerospazio, sia del bisogno di avere la giusta flessibilità in vista dei possibili cambiamenti futuri. L’accordo a lungo temine darà a Siemens gli strumenti software necessari in tre aree chiave: electrical systems design; progettazione del prodotto elettronico; analisi meccanica.

L’accordo voluto dall’azienda leader nell’aerospazio riguarda in particolare gli strumenti del portfolio Siemens che derivano dall’acquisizione di Mentor Graphics, col fine di creare per Boeing una piattaforma comune e standardizzata a livello enterprise che comprenderà:

  • progettazione e verifica dei semiconduttori;
  • progettazione e realizzazione di PCB;
  • progettazione e realizzazione di sistemi elettrici (compresi wire harness);
  • analisi termica e fluido-dinamica per la progettazione meccanica.

Dunque si tratta di applicazioni in parte comuni a tutto il mondo dell’elettronica e in parte tipiche dell’aerospazio, dove coesistono sistemi elettrici e impianti di vario tipo, sia destinati alla navigazione, sia al comfort dei passeggeri, con un’enfasi particolare sulla sicurezza.

“La partnership con Siemens-Mentor ci consentirà di combinare i migliori tool esistenti per la progettazione elettrica con la vasta esperienza e conoscenza di Boeing nell’ambito del nostro progetto di trasformazione 2CES della progettazione”, ha dichiarato John Harnagel, Engineering Director di Boeing Defense and Space.

Dal canto suo Tony Hemmelgarn, president e CEO di  Siemens PLM Software ha detto: “L’abilità di supportare i clienti nel realizzare la digitalizzazione e implementare l’innovazione è uno dei nostri punti di forza. Questa partnership dà la misura di quanto Boeing creda in Siemens per consentirle di realizzare la propria visione, e noi di Siemens non vediamo l’ora che ciò avvenga realmente!”

I tool di Siemens-Mentor per l’aerospazio

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Progettazione elettrica ed elettronica

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Analisi meccanica e CFD

  • FloEFD (analisi CFD integrata coi sistemi di CAD meccanico)
  • FloTHERM (analisi termica e simulazione per la prototipazione virtuale)
  • FloMASTER (modellazione termofluidodinamica monodimensionale)
  • Power Tester 1500A (Test termici per i componenti elettronici)

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Stefano Morlacchi

Da oltre 10 anni lavora nel campo delle analisi computazionali FEM e CFD nei campi della biomeccanica, automotive e oil & gas. Esperto nel training, nell’assistenza tecnica di pre-vendita e di post-vendita per prodotti software CAE. In Cadlog ricopre il ruolo di Product Manager per i software della divisione di analisi termica e fluidodinamica (FloTHERM, FloEFD, FloMASTER) e per il Cabling & Harness.

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Analisi CFD 1D con FloMASTER V9.0: tutte le novità

on 16 Marzo 2018

Mentor ha lanciato FloMASTER V9.0, la nuova versione del suo software di analisi CFD 1D. L’ultima versione presenta molteplici novità in confronto a quella precedente, FloMASTER V8.1.

I miglioramenti di questa nuova versione del software per la simulazione termica e fluidodinamica monodimensionale (CFD 1D) sono divisibili in tre aree principali:

Fisica

FloMASTER V9.0 permette di sviluppare flussi di lavoro di alta qualità per applicazioni specifiche. Offre nuovi componenti per modellizzare sistemi di Air Conditioning (AC) e componenti basati su script ed un servizio FAAS -Fluids as a Service, per definire i modelli di fluido- migliorati.

Connettività

FloMASTER V9.0 porta 3D CFD e 3D CAD in un ambiente di simulazione di sistema integrato.

User experience

FloMASTER V9.0 diventa un’applicazione System of Systems. Nell’ultima versione troviamo un nuovo cruscotto che consente di visualizzare più trame di una turbina a gas nella stessa finestra, oltre ad un nuovo cruscotto di risultati user-friendly e miglioramenti dell’usabilità dei componenti compositi, della gestione dati ed altro ancora.

Sviluppo del software FloMASTER e le sue caratteristiche. Fonte: Mentor, a Siemens Business.

 

CAD2FM

Tra le nuove funzionalità di FloMASTER V9.0 è da segnalare CAD2FM. Questo flusso di lavoro permette di convertire in maniera automatica la geometria MCAD 3D nei componenti di FloMASTER equivalenti (pipes, bends, junctions).

Si tratta, dunque, di un processo altamente automatizzato, direttamente dall’ambiente di progettazione nativo, grazie al cui si riducono drasticamente i tempi di costruzione -fino all’80%- e si evitano errori nei dati input.

È disponibile individualmente o integrato nei seguenti pacchetti CAD commerciali: SolidWorks, NX, Solid Edge, Creo, Catia.

Air Conditioning

In questa versione del software di analisi CFD 1D troviamo nuovi componenti AC, più veloci dei precedenti. La versione 9.0 utilizza il database NIST REFPROP ed un risolutore di entalpia bifase. Inoltre, offre nuovi modelli di componenti che consentono:

  • Soluzioni velocemente convergenti
  • Topologia di sistema flessibile
  • Dimensionamento rapido dei componenti e ottimizzazione del sistema
  • Caricamento dei requisiti di massa
  • Requisiti di alimentazione del compressore

In questo modo si può coprire una vasta gamma di casi d’uso, dai tradizionali sistemi automobilistici e di servizi di costruzione fino a sistemi multi-ciclo complessi e sistemi multi-componente per soluzioni avanzate di raffreddamento EV o applicazioni aerospaziali. Quando i nuovi componenti vengono utilizzati in combinazione con i componenti Vapor Cycle esistenti, sviluppati per gli Organic Rankine Cycle Waste Heat Recovery Systems, è possibile modellare una gamma completa di cicli termodinamici.

Infrastruttura

Per quanto riguarda l’infrastruttura di FloMASTER V9.0, ne troviamo le seguenti caratteristiche:

  • Supporto 4K High DPI, ovvero rendering migliorato su schermi 4K
  • Installazione più rapida su Windows 10
  • Data base di 250GB
  • Possibilità di utilizzare un database di Microsoft Azure Cloud
  • Facile migrazione dei database esistenti
  • Hosting online o offline
  • Autogestione
  • Manutenzione quasi a zero
  • Back-up automatici

Scopri tutte le novità nell’analisi CFD 1D:

 

Insomma, FloMASTER V9.0 offre l’accuratezza, la flessibilità e la velocità necessarie per rendere competitive le aziende.

Scarica la presentazione con tutti i dettagli su FloMASTER V9.0:

Novità FloMASTER V9.0

Scarica la presentazione e scopri in dettaglio tutte le funzionalità che offre la nuova versione del software di simulazione CFD 1D di Mentor: FloMASTER V9.0.

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Carlota HerreroAnalisi CFD 1D con FloMASTER V9.0: tutte le novità

Simulazione CFD 1D: le novità di FloMASTER V8.0

on 29 Marzo 2017

Nell’ambito della simulazione CFD 1D, la soluzione leader è FloMASTER di Mentor Graphics, che ha recentemente presentato la sua nuova versione: FloMASTER V8.0. Quest’ultima rappresenta una pietra miliare nella evoluzione del prodotto, aumentando le potenzialità tecnologiche del prodotto e facilitando la user experience anche per utilizzatori non esperti.

Flowmaster iniziò ad essere sviluppato nel 1987 come uno strumento per gli operatori del settore della produzione di energia per meglio comprendere e progettare i sistemi di raffreddamento ad acqua a regime stazionario e transitorio. Visto il successo in questo settore, Flowmaster ha visto ampliare la le sue tecnologie fino a diventare la soluzione leader per l’analisi di sistemi termofluidodinamici in un’ampia gamma di settori, tra cui automotive, aerospaziale, oil&gas e navale.

Ecco quali sono le cinque principali novità introdotte nella versione di FloMASTER v8.0.

  1. Nuovo nome e numero di release. Flowmaster diventa FloMASTER e dopo una serie di versioni identificate dal v7.x, si passa alla 0. Questo cambio vuole da un lato evidenziare che FloMASTER è ora parte integrante di una famiglia più ampia di prodotti per il calcolo CFD (FloTHERM, FloTHERM XT e FloEFD) e dall’altro sottolineare l’importanza stessa delle novità introdotte.
  2. LaunchPad e InfoHub. L’interfaccia grafica di un software può spesso agire come una barriera allo sfruttamento del software stesso. Dalla nuova release, si accederà a FloMASTER tramite un nuovo Launchpad che permette un accesso diretto a varie funzionalità tra cui file recenti, esempi di casi tipici, informazioni di accesso/login e il nuovo Infohub con la documentation nuova e aggiornata.
  3. Model Based Characterization 1D-3D. I componenti di FloMASTER sono costruiti su una libreria di dati empirici basata sulle campagne sperimentali di “Internal Flow Systems” di DS Miller. Spesso però questo approccio sperimentale non è sufficientemente accurato per descrivere geometrie complicate o giunzioni a più bracci. Per ovviare a ciò, in FloMASTER v8.0 è disponibile un nuovo workflow basato sulla caratterizzazione di un componente tramite uno studio parametrico CFD 3D con FloEFD e l’esportazione dei risultati in FloMASTER. Per saperne di più sull’integrazione tra CFD 1D e 3D, potete leggere qui.
  4. Organic Rankine Cycle. Nuovi componenti e soluzioni dedicate alla modellazione e ottimizzazione di sistemi per la Waste Heat Recovery basati su Organic Rankine Cycle. Creazione automatica di diagrammi T-S (Temperatura-Entalpia) e soluzioni dedicate ai settori automotive e produzione di energia elettrica.
  5. Automation Launcher. Nella nuova release sarà possibile generare dei fogli di calcolo Excel basati su progetti FloMASTER indicando quali input possono essere modificati e quali output valutati. Con tale approccio, il solutore di FloMASTER diventerà usufruibile anche da progettisti o ingegneri non esperti di FloMASTER stesso, lasciando agli utenti esperti il solo compito di creare processi e strumenti condivisibili.

FloMASTER CFD 1D Plant and Process

Clicca qui per saperne di più su FloMASTER.

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Stefano MorlacchiSimulazione CFD 1D: le novità di FloMASTER V8.0

CFD 1D e 3D, qual è la differenza?

on 25 Gennaio 2017

Molti progettisti si chiedono quale sia la differenza tra simulazione CFD 1D e 3D, ragionando magari per analogia con i sistemi CAD, che consentono di lavorare sia in 2D che in 3D. La progettazione a 2 dimensioni lavora sul piano, quella a 3 dimensioni nello spazio. E quella a una sola dimensione?

La simulazione CFD 1D si applica tipicamente a livello di sistema, mentre quella 3D a livello di singolo componente. Sia la CFD 1D che quella 3D consentono ai progettisti di acquisire una maggiore comprensione dei flussi di fluidi e migliorare il progetto. In molte organizzazioni vengono utilizzate entrambe per ottenere prodotti migliori e assicurare che le prestazioni richieste vengano soddisfatte.

Nella simulazione CFD 1D ogni elemento del sistema o del processo fisico viene rappresentato da un componente individuale e discreto. Le performance sino basate su dati empirici o su una correlazione teorica. La seguente figura riporta l’esempio di un semplice impianto affiancato dalla sua rappresentazione schematica ai fini della simulazione.

Il vantaggio più importante di un software di simulazione CFD 1D è la sua velocità, proprio perché i calcoli vengono effettuati a livello di sistema. Il più importante di tali software è FloMASTER, che si caratterizza anche per un alto livello di accuratezza.

La simulazione 1D e 3D svolgono dunque ruoli complementari nella progettazione di un sistema, ad esempio in ambito automotive, aerospaziale o di grandi impianti. FloMASTER lavora in stretta integrazione con FloEFD, il tool di simulazione 3D a livello di componente. In questo modo i progettisti possono prendere in considerazione una gamma più ampia di scenari di progettazione per raggiungere il livello di definizione desiderato.

Nello schema che segue sono evidenziate le differenze principali tra i tool di simulazione 1D e 3D.

Simulazione 1D

  • Dettaglio a livello di componente
  • Correlazioni empiriche, dati di test, CFD 3D, teoria
  • Progetta un sistema ideale o ne analizza uno esistente
  • Veloce e facile da utilizzare
  • Poco dettagliato

Simulazione 3D

  • Dettaglio a livello del volume di controllo
  • Base teorica
  • Progetta un nuovo componente o studia una geometria esistente
  • Richiede tempo per l’utilizzo e necessità di competenze specifiche
  • Molto dettagliato

FloMASTER

Modellazione termofluidodinamica monodimensionale

FloMASTER è un tool software di simulazione CFD 1D utilizzato in tutti i settori industriali per ridurre i tempi e i costi di sviluppo dei sistemi termofluidodinamici.

“FloMASTER consente di lavorare molto velocemente, ma a livello di accuratezza è veramente imbattibile. Inoltre può essere pienamente integrato con la simulazione 3D di FloEFD”

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Riscaldamento dell’automobile: un modello per la previsione delle performance

on 16 Novembre 2016

Le performance del riscaldamento di un automobile dipendono da molti fattori diversi, che in parte è possibile prevedere e simulare sin dalla fase di progettazione del veicolo, specialmente con l’ausilio di strumenti software specializzati come FloMASTER. È interessante a questo proposito il caso della CSEG, una società statunitense specializzata in servizi di simulazione a livello ingegneristico nel settore automotive. La CSEG è riuscita a coniugare le prestazioni dei modelli computazionali 1D di due tool diversi: WAVE, un software per la simulazione delle prestazioni dei motori, e FloMASTER, l’applicativo per la modellazione termofuidodinamica monodimensionale.

La sfida

In fase di progettazione di un veicolo, una delle sfide che i team di sviluppo devono affrontare è quella di prevedere il comportamento dei sistemi di riscaldamento, ventilazione e condizionamento dell’aria (HVAC) in condizioni ambientali caratterizzate da temperature fredde. In tali condizioni estreme si possono verificare diversi scenari e l’efficacia dei sistemi può essere compromessa da diversi fattori, tra cui la variabilità dell’emissione di calore da parte del motore, i cambiamenti nella calibrazione, le componenti di prestazione inferiore dovute a una maggiore viscosità dei liquidi di raffreddamento.

La soluzione

I progettisti di CSEG hanno inizialmente sviluppato e validato un modello termico del motore utilizzando il software WAVE della Ricardo. La dispersione di calore risultante è stata poi utilizzata come input per il modello dell’impianto di raffreddamento realizzato in FloMASTER.

I benefici

Come risultato di tale analisi, i tecnici della CSEG sono stati in grado di quantificare gli effetti di diversi parametri progettuali relativi al veicolo. Sfruttando una tecnologia di simulazione come FloMASTER sono stati in grado di farlo nelle fasi iniziali del progetto, prima che fosse necessario effettuare test fisici significativi.

Combinando questa tecnologia con la caratterizzazione della dispersione di calore ottenuta con WAVE, i progettisti hanno potuto migliorare l’accuratezza delle proprie simulazioni, ottenendo l’analisi più precisa possibile.

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flomaster e wave riscaldamento auto

Fig. 1 - Schema del modello WAVE del motore

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Fig. 2 - Schema del modello FloMASTER per un impianto di raffredamento di una tipica berlina compatta

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Fig. 3 - Effetto del ritardo della fasataura d'accensione nel riscaldamento del liquido refrigerante

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Fig. 4 - Effetto di una forte aria teorica di combustione nel riscaldamento del liquido refrigerante

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Fig. 5 - Effetto della velocità del motore nel riscaldamento del liquido refrigerante

Per una descrizione completa del caso si veda l’articolo pubblicato da Engineering Edge.

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