Etapes d'una
simulació en CFD
tornar a mecànica de fluids computacional (cfd)
Generació del Model 3D
La generació d'un model tridimensional CAD de la geometria del domini fluid és el primer pas i sol fer-se a partir dels plans 2D, o esbossos subministrats pel client, i es converteixen en un sòlid 3D adequat per al seu tractament numèric.
El sòlid ha de mantenir la geometria inicial i les característiques rellevants per capturar el flux, i es poden passar per alt detalls que en fabricació serien essencials però des del punt de vista dels processos físics que ocorren es consideren de nul·la importància. No hi ha regles escrites que diguin el que és o el que no és rellevant I, per tant, fins i tot en aquest primer esglaó del procés cal tenir una certa experiència aplicada.
Els formats més universals acceptats d'intercanvi de sòlids són IGS i Parasolid, encara que també podem utilitzar altres formats comuns de què disposi el client.
Mallat del domini
La discretització del domini fluid en petites cel·les anomenades elements o volums finits és la segona etapa. La forma d'aquests pot ser variada (tetraèdrica, hexaèdrica, prismàtiques, etc.). La grandària del domini dividit per la resolució requerida determina el nombre d'elements, limitat per la memòria disponible.
La complexitat de la física involucrada al costat de la grandària del domini defineix a grans trets la grandària del problema i la potència de càlcul necessària. La densitat de nodes o elements pot canviar d'unes regions a altres, per bé que se n’ha d'acumular un nombre més gran a les zones on s'esperen fortes variacions d'alguna variable.
Resolució de les equacions
Les equacions que governen la transferència de massa, quantitat de moviment, energia, espècies, etc. es resolen en cadascun dels elements de la malla generada en el pas anterior. Com que les equacions són en derivades parcials prèviament, cal convertir-les en equacions algebraiques (introduint-hi errors numèrics de discretització i truncació) utilitzant els esquemes numèrics més adequats. Així, es passa de tenir un conjunt d'equacions en derivades parcials sobre un espai continu (x, i, z, t) a un sistema finit d'equacions algebraiques amb variables independents discretes (x[i], i[i], z[i], t[j]). El nombre d'equacions a resoldre és per descomptat molt elevat, de l'ordre d'un milió per pas de temps.
En els passos intermedis de discretització i truncació apareixen errors numèrics, a més dels d'arrodoniment deguts a l'ús d'un nombre finit de decimals, que han de tendir a zero si es vol que la solució numèrica s'assembli a la real.
Associats a la quantificació d'errors es troben els conceptes de verificació i validació dels càlculs. S'anomena verificació del model la comprovació que les equacions es resolen correctament. Això poc té a veure amb la física i és una qüestió purament de càlcul numèric. La validació del model, en canvi, consisteix a determinar com d’apropiat és usar les equacions que realment es resolen com a aproximació del model matemàtic del procés físic.
Anàlisi dels resultats
Generalment, a l'anàlisi i postprocés dels resultats se’ls dóna menys importància de la que realment tenen.
Un cop resoltes les equacions, es disposa dels valors de les variables que defineixen el problema en cadascun dels elements de la malla. Si a més a més el problema és no estacionari, s'obté un conjunt de dades per cada pas de temps. Com és d'esperar, es té una gran quantitat de dades, de les quals cal extreure informació útil.
A SIMPPLE comptem amb els mitjans, l’experiència i el coneixement pluridisciplinari necessari per saber exactament el que busca el client. I el que és encara més important: per saber com cal aconseguir-ho. El programari de postprocés i visualització CFX-Post© conté totes les eines necessàries i la màxima flexibilitat per obtenir just el que es vol i ensenyar al client els resultats de la millor manera. Visualitzar el flux i els aspectes relacionats, fins i tot en les més complexes geometries, és la millor forma d'entendre un procés i anar directe a la solució òptima.
