A new wave in fluid dynamics

Transkript

1 A new wave in fluid dynamics NUMECA Advanced Developments for Better Products

2 NUMECA International Neden NUMECA? İçerik Hakkımızda NUMECA hesaplamalı akışkanlar dinamiği (CFD) ve ağ yapısı oluşturma alanlarındaki yazılımları ve danışmanlık hizmetleri ile 1993 yılından beri dünya çapında hizmet vermektedir. NUMECA yazılımları akışkan akışı ve ısı transferi olaylarının simülasyon, tasarım ve optimizasyonu alanlarında daha düşük mühendislik gideri ile daha üstün ürün kalitesi ve performansa imkan tanıyarak ürün geliştirme, tasarım ve araştırma alanlarında çalışan mühendislerin kullanımına sunulmuştur. NUMECA merkez ofisini Brüksel de bulundurmakla birlikte Türkiye, ABD, Almanya, Fransa, Rusya, İtalya, İspanya, Polonya, Japonya, Çin, Hindistan, Endonezya, Malezya, Güney Kore ve Tayvan gibi ülkelerde temsilcilikler, distribütörler ve hizmet merkezlerine sahiptir. Uygulama Odaklı Ağ Oluşturma ve CFD Yazılımı NUMECA ürün stratejisi optimal ve hızlı simülasyon, tasarım ve optimizasyona imkan tanıyan otomatik, entegre ve özelleşmiş yazılım sistemine dayanmaktadır. Yazılımlarımız endüstrinin ihtiyaç ve gerekliliklerini yakından takip etmektedir: Her çeşit uygulama alanını kapsayan ve pek çok CFD yazılımının ağ atama modülleriyle uyumlu ağ yapısı oluşturma yazılımı AutoMesh TM, CFD analizinde turbomakinalar, havacılık, otomotiv, multi-fizik ve denizcilik uygulamalarında özelleşmiş FINE TM /Turbo, FINE TM /Open ve FINE TM /Marine Tasarım ve optimizasyon alanında FINE TM /Design3D İşletmenize Sağlayacağı Temel Katkılar Daha etkili tasarım sürecine katkı yapan gelişmiş performans. Tüm CFD süreci boyunca önemli miktarda zaman ve maliyet kazancı. Geniş test ve kompleks geometri çözümlerinde, CPU Booster ile birlikte AutoMesh-4G TM otomatik ağ üretimi sayesinde, NUMECA mühendislik JULIEN DEBOCK 2010 ve CPU JULIEN zamanını DEBOCK ile 10 3 mertebesi arasında düşürmeyi garanti etmektedir. Tüm mühendislik verimi ve üretkenliğini geliştirme. Güvenilir simülasyonlar ile karar desteğini iyileştirme. Optimizasyon sürecinde etkin tasarım. Hizmetler Müşteri memnuniyeti esas amacımızdır ve başarılı ürün tasarımınıza yardımcı olmak için yazılımlarımızı ve hizmetlerimizi sürekli iyileştirmekteyiz. Bu amaçla geniş bir yelpazede hizmet sunmaktayız: Ürünler AutoMesh-4G FINE /Turbo FINE /Open and FSI OpenLabs AutoBlade & FINE /Design3D FINE /Marine VNoise Anahtar Özellikler Etkin Aero-Akustik Tahminleri Deterministik Olmayan Simülasyonlar FINE /Open Yanma Daha İyi Ürün İçin İleri AR&GE Çalışmaları NUMECA AR&GE ekibi 20 den fazla değişik ülkeye mensup bilgisayar bilimleri, matematik, fizik ve akışkanlar dinamiği alanlarında çalışan üst düzey mühendisler ve PhD. mezunlarından oluşan seçkin bir ekipdir. NUMECA üniversiteler, araştırma laboratuvarları ve önde gelen endüstriyel kurumlarla ortaklaşa yürüttüğü çok sayıda araştırma projesi vasıtasıyla müşterilerine teknolojideki en son yenilikleri sunmaktadır. NUMECA yı seçmek, uygulama odaklı, hızlı ve yüksek hassasiyette CFD simülasyon yazılımı, otomatik tam hexahedral ağ oluşturma, çözüm uyumlu ağ optimizasyonu, özelleşmiş post-proses uygulaması, CAD modellemesi ve optimizasyon alanlarında en son teknolojiye ulaşmak demektir. Geniş bir skalada akışkan, ısı transferi, multi-fizik gibi uygulamalar için danışmanlık hizmeti; Ürün yükseltmeleri, gelişmiş danışma hattı, özel eğitimler ve internet üzerinden verilen seminerler; Kuruluşların ve işin gereksinimlerine göre esnek lisans; Aşağıdaki uygulamaları içeren genişletilmiş ortaklık: - Gizlilik, patentli geliştirmeler ve teknik bilgi gibi özel gereksinimleri karşılayan özel düzenlemeler; - Size ait test çözümleri için yazılımlarımızın doğrulaması ve kalibrasyonu; - Müşterinin özel isteğine göre bütün CFD sürecinin müşterinin gereksinimlerine uyarlanması; - NUMECA yazılımlarının müşterinin tasarım çevrim zincirine entegrasyonu; - İmtiyazlı ortaklık doğrultusunda yazılım yordamlarına ve AR&GE programlarına erişim. &Radyasyon Modellemesi Çoklu Akışlar & Çoklu Faz Çözümleri Birkaç Saat İçinde Öngörülebilen Süreksiz Akışlar, Lineer Olmayan Harmonik Yaklaşımıyla Üstün Çözümler Turbo-makinalarda Soğutma Akışları ve Termal Etkiler NUMECA Çözümleri Havacılık Uygulamaları Otomotiv Endüstrisi Rüzgar Türbini Endüstrisi Hidro Mühendislik

3 AutoMesh-4G HEXPRESS / HEXPRESS Hybrid AutoGrid5 IGG Tüm CAE uygulamaları için Yenilikçi Yüksek Kaliteli Tam Hex ve Hex Ağırlıklı Yeni Nesil Ağ Oluşturma Araçları Üretkenliğinizi Yükseltin AutoGrid5 HEXPRESS Çeşitli Geometriler için Yapısal Olmayan-Full Hex- Konformal Olmayan- Geometri uyumlu Ağ Oluşturucu. Prizmatik, tetrahedral, piramit hücre yok. Kullanıcıya has özelliklere uyarlama: Kod vasıtası ile erişilebilir Python tabanlı komutlar Tasarım sürecinde toplu çalışma modu için kullanıcı tanımlı kod yazma imkanı HEXPRESS ile birlikte AutoGrid5 kompleks dönen makinalara ağ atmayı kolaylaştırır - Turbo Kompresör Ters dönüşlü açık rotor Her tip dönen makinalar ve turbo-makinalar için tamamen otomatik hexahedral blok yapısal ağ oluşturucu: Kompleks eksenel, santrifüj ve karışık akışlı konfigürasyonlar. Eksenel çok kademeli türbin AutoGrid5 arayüz sihirbazı aracılığıyla birkaç tıklama ile birkaç dakikada ağ oluşturmaktadır. HEXPRESS /Hybrid Kompleks göbek/pervane etkileşimi- ECN nin izniyle Kentsel çevre Herhangi bir kompleks geometri üstünde obje uyumlu konformal ağ atabilen paralel ağ oluşturucu ve entegre CAD katı model iyileştirme. HEXPRESS /Hybrid ham STL dosyasından başlayarak 48 çekirdekle 1 saat içerisinde kaporta altı dahil olmak üzere arabanın tamamına 100 milyon hücre atabilmektedir. Ana plaka ve flap etrafındaki viskoz tabaka Rüzgar türbini ağ Otomatik çok kademeli Eksenel simetrik yapısı ağ topolojisi olmayan cidarlar IGG Etkileşimli geometri modelleme ve çok bloklu yapısal ağ atama yazılımı Soğutmalı türbin kanadın parametrik tasarımı ve ağ atama Çok kademeli santrifüj pompa F1 yarış arabası ağ yapısı Basit ve sezgisel blok oluşturma araçları Otomatik eşleştirme ve blok birleştirme Phyton kodu tabanlı otomatik ağ atama Optimizasyon çevrimleri ile ağ yapısı yenileme 4 5

4 FINE /Turbo Turbomakinalar İçin Üstün CFD Teknolojisi Yüksek Performanslı Hesaplama FINE /Turbo Yüksek Performanslı Hesaplama Gücü Binlerce İşlemci Üzerinde Bir Milyar Ağ Hücresini Aşmaktadır FINE TM /Turbo yüksek performanslı hesaplama akım çizgisi süreci: Çeşitli işlemci sayıları için düşük sayılı blok içeren ağların 500 İşleme Kadar Lineer Hızlanma FINE /Turbo FINE TM /Turbo çok kademeli dönen iç türbomakina akışlarının simülasyonu için özelleşmiş hassas ve güçlü blok yapılı Navier-Stokes CFD yazılımıdır. FINE TM /Turbo içeriği: Tam hexahedral otomatik ağ atama yazılımı AutoGrid5 Çok kademeli eksenel kompresör (RR İzniyle) kullanımına imkan veren tam geçirgen ve sanal alan ayrıştırması; Geniş yüksek performans hesaplama konfigürasyonu (binlerce işlemci) avantajı ile etkin ve optimize otomatik yük dengeleme Çözümün orijinal veya daha düşük seviyeli ağ üzerinde CFView TM ile görüntülenme ve analizine imkan tanıyarak tam geçirgen olarak yeniden oluşturulması Lineer hızlanma karşılaştırması: 3.5 kademeli IDAC sürekli & IGG ; Sıkıştırılamaz akışlar için güçlü yerel ön koşullandırma içeren ileri yoğunluk temelli nümerik algoritma; Otomatik performans eğrisi ve özet rapor oluşturma; Hızlı çözüm yapılandırması için kullanımı kolay ve sezgisel arayüz; CFView ile turbomakinalar için özelleşmiş son işlemler; Tasarım çevriminde toplu iş süreçleri için belirgin integrasyon Multi-fizik: aero-akustik, akışkan yapı etkileşimi, gerçek gaz modelleme, partikül izleme, kavitasyon, bağdaşık ısı transferi vb. Motor dış koruma/göbek iyileştirme Rüzgar türbini Santrifüj kompresör Uzay Pompası Sanal Süreç Ayrıştırılması 21 blok 1000 blok Standart blok topolojileri kullanarak AutoGrid TM ile model oluşturma meta-block yapısal ağacına göre sanal ayrıştırma rejim hesaplaması(80 milyon hücre, 3 multigrid derecesi Uygulama Stage 67 transonik kompresör 3 multigrid derecesi ve 80 milyon hücre 4 frekanslı lineer olmayan harmonik analiz Hesaplama 512 işlem ile 1 günden az sürede tamamlanmıştır Kompleks kanat ucu açıklığı-kanal devir daim akışı Fan Hidro enerji uygulamaları CPU Booster: 50 iterasyonda yakınsama Ters dönüşlü açık Entegre motor kaportası ve dönel fan Son çözümün orijinal blok topolojisi üzerine yeniden yapılandırılıması CFView ile son işlemler Otomatik Blok Ayrıştırılması NASA stage 67: 1 rotor, 1stator ve devir daim enjektörü tek geçişli yüksek kalite ve yüksek yoğunluklu ağ yapısı kullanımına imkan tanıyan lineer olmayan harmonik yaklaşım ile süreksiz rejim akış olayı için simüle edilmiştir. rotor Pervane CPU BOOSTER Eksenel Kompresör Yüksek CFL sayısı imkanı~1000 Yüksek hızlı yakınsama Tasarımdan itibaren kullanıcı sanal bloğa bölünmüş(sol) ve 1151 Stage 67 kanat uçlarına yakın belirli bir rotor 7 Kazanç: 1-2 mertebe arası daha hızlı CPU tanımlı otomatik performans hesaplama sürecinde dengelenmiş(sağ) 55 blok bölgesinde statik sıcaklık dağılımının kesit görüntüsü zamanı eğrisi oluşturma

5 FINE /Turbo & FINE /Open Tek lisans ile kullanım olanağı sunmaktadır. FINE /Open Kompleks akış konfigürasyonları için yapısal olmayan CFD teknolojisi Multi-Fizik Akışkan Yapı Etkileşimi Şekilsel Yaklaşım, MPPCI aracılığı ile bağlaşım FINE /FSI-Oofelie ile güçlü bağlaşım Biomedikal Akışlar: Aortta Kan akışı simülasyonu FINE /Open FINE /Open genişletilmiş türbülans ve fizik modelleriyle yapısal olmayan hassas bir Navier-Stokes çözdürücüsüdür. FINE /Open sıkıştırılamaz akıştan düşük ve yüksek hızlı akışlara kadar tüm akış tiplerini çözmeye uygundur. FINE /Open, HEXPRESS ya da HEXPRESS /Hybrid yazılımlarıyla bütünleşiktir. Zorlanmış Cevap Analizi İçin Şekilsel Yaklaşım Rotor 67 Transonik kompresör kanatçığı Agard kanadı üzerinde pırpırlanma Vorteks Titreşim Çubuğu: Genlik ve Frekans Deney ve CFD Karşılaştırması Kentsel çevre akışları: Brussels, Courtesy Immobilière du Royal Rogiers and AM Art & Build/Montois Partners Kanatçık yüzeyinde[m] traansonik kompresör kanatçık deformasyon Büyüklüğü ve yarı kanat açıklığında relatif mach sayısı. Otomotiv uygulamaları Pırpırlanma Analizi İçin MPPCI Perde Bağlantısında Şekil Değiştirme İçin FINE /FSI-Oofelie Akışkan:su & Katı madde:çelik. Maksimum boşluk genişlemesi: 1.21 mm desteksiz, mm silindirlerle, 0.44 mm plakalarla. Kompozit rüzgar türbini kanat deplasmanı FSI simülasyonu: MPCCI üzerinde FINE TM /Open (CFD) ve ABAQUS (Simulia-FEA) bağlaşımı. MPCCI: Fraunhofer Institute SCAI dan ağ tabanlı paralel kod bağlaşımlı Arayüz. Tam ölçek otomobil geometrileri için 50 iterasyonda yakınsama!jeep (19 milyon hücre) Daha yüksek hassasiyet için çözüm uyumlu ağ yapısı optimizasyonu Kod bağlaşımı için MPCCI arayüzü 8 Transonik akıştan hipersonik akışa 9 havacılık uygulamalar ı

6 OpenLabs Kendi CFD ve Fiziksel Modelinizi Ekleyin ve Özelleştirin OpenLabs ile Örnek Uygulamalar Neler Yapılabilir? Serbest kişiselleştirme: Transport denklemleri taşınım-difüzyon-kaynak denklemleri Cebirsel ilişkiler Kaynak terimleri Difüzyon katsayıları Başlangıç ve sınır koşulları Termofiziksel özellikler (durum ve transport denklemi özellikleri) Çıktılar/son işlemler Bu fonsiyonlar aşağıdakiler için CFD ve fiziksel modeller eklenmesine olanak tanırlar: Süreksiz çözümlerin başlatılması; süreksiz sınır şartları Türbülans (örn.rüzgar santralı için türbülans modelleme) Tepkimeli akışlar:yanma,atık oluşumu Radyasyon (örn. optik özelliklerde değişiklikler; is hesabı) Multifaz (örn. kavitasyon) Isı transferi; sürekli veya süreksiz ısı kaynakları Gözenekli ortam Ve dahası! Nasıl? Kod yapısı ve programlama detaylarına gerek kalmadan modellerin kullanıcı arayüzü ile tanımlanıp eklenmesi İşlem sırasında otomatik olarak oluşturulup yüklenen dinamik kütüphane Kaynak kodlu uygulamalarla karşılaştırıldığında, CFD çözümleri aynı hesaplama ve bellek maliyetleri ile elde edilmiştir. Kaynak Kontrol Derleme Dosyası Dosyası Komutu Kaynak Kontrol Arayüz Dosyası Dosyası Metni C++ kodu Dinamik Kütüphane OpenLabs kütüphanesi yaratmak için kullanılan süreç akış şeması. Süreç otomatikleştirilmiş ve tümüyle FINE /Open ortamına entegre edilmiştir. Örnek: Süreksiz bir giriş sınır şartı tanımlanması, GE-E3 kanatcığı Hesaplama 2D ve dönmesiz olarak tanımlanmış, girişte relatif değerler empoze edilmiştir. Türbin girişindeki girdap etkisini simüle etmek için relatif toplam basıncı simüle ederken kanatçık girişinde aşağıdaki zamana(t) bağlı denklem kullanılmıştır. P o-bg giriş relatif toplam basıncı, (Pa) n kanatçık sayısı, 76 Ω dönme hızı, 8283rpm τ bir girdap geçişi için zaman periyodu, τ=60 / (Ω*n) Period= 60.0/(omega*n) CUSTOMIZED_BOUNDARY_CONDITION: PtInlet ->EXPRESSION: P0-bg * ( * pow((sin(n*tcoord/2+pi*time/period)),10)) ->ExistingBC: Absolute Total Pressure, row_2_flux_1_main_ Blade_upStream_inlet Örnek: İs Oluşumu Modellemesi (Khan & Greeves) PDE: Soot_Equation ->EXPRESSION: DDT(Ysoot) + CONV(Ysoot) = DIFF(YsootDiffCoeff) + SOURCE(SourceSoot) ->INITIAL_VALUE: 0.0 ->TypeSolidBoundaryCondition: Neumann ->TypeInletBoundaryCondition: Dirichlet ->TypeOutletBoundaryCondition: Neumann ALGDIFFCOEFF: YsootDiffCoeff ->EXPRESSION: EddyViscosity/PrSoot => SOURCE: SourceSoot ->EXPRESSION: B*Pressure*Xfuel*exp(-TA/Temperature) - A*Density*Ysoot*Turbk/Epsilon CONSTANT: PrSoot ->Value: CONSTANT: B ->Value: CONSTANT: TA ->Value: CONSTANT: A ->Value: 4.0 Giriş mutlak toplam basınç süreksiz sınır şartının tanımlanması için OpenLabs üstdili. OpenLabs üstdili ile örnek is oluşumu modellemesi. İs kütle kesri için çekirdeklenme ve oksitlenme kaynak terimi içeren bir transport denkeleminin Openlabs ile önerilmesi. Yararları Nedir? Esneklik FINE /Open ile kullanıcı etkileşimi Modelleme ihtiyaçlarınıza uyum Maliyet/Zaman Verimliliği Fiziksel modellerinizin hızlı ve kolay entegrasyonu NUMECA CFD endüstriyel çevre ve özelliklerinin yararları(hpc, paralel işlem, ağ atma yeteneği, ileri nümerik metodlar) Programlama bilgisi gerektirmemesi Tüm FINE /Open ortamına serbest giriş Bir türbülanslı etilen alevi FINE /Open da mevcut bulunan önkarışımsız yanma ve P1 ışınım modeli ile simüle edilmiştir.khan & Greeves is oluşum modeli OpenLabs ile önerilmiştir. İs kütle kesri şekilde gösterilmiştir. OpenLabs arayüzü fiziksel modelleri sunmak için kullanılır. Kütüphane arayüz üzerinde basit bir tıklama ile oluşturulur ve işlem sırasında çözdürücü tarafından otomatik olarak yüklenir. Süreksiz giriş sınır şartlı GE-E3 kanatçıkları Static basıncın bir periyoddaki zamana bağlı değişimi 10 gözlemlenmiştir

7 AutoBlade & FINE /Design3D Çok Nokta ve Çok Amaçlı Optimizasyon Döner Makinalar 3D Tasarım ve Optimizasyonu AutoBlade AutoBlade döner ve turbo-makinelerin tasarımı üzerine özelleşmiş aşağıdakileri içeren üst düzey ve kolay kullanımlı bir 3D parametric modelleme programıdır: CAD modellerini tümüyle parametrik ifadelere çevirebilme, Hazır bir geometriye dışarıdan aktarılabilme, Tasarım parametreleri için grafik etkileşimli sürüm, Yüksek çeşitlilikte turbomakine parametrik modelleri, Aşağıdakiler için parametrik değişkenler: duvar kenarları; simetrik olmayan göbek/kanat muhafazası; kanat profili; dağıtıcı kanat; profile sıralama; teknolojik etkiler; Kullanıcı tanımlı parametreler; Optimizasyon parametrelerinin boyutunu düşüren bağımlı parametreler; Kanat ve meridyonel kontur için araç analizi; Geri alma/yenileme yeteneği; Ve dahası! Farklı konfigürasyonlar için önceden tanımlı parametre şablonları: eksenel, santrifüjel, radyal, kompresör, fan, türbin, pompa, rüzgar türbini. FINE /Design3D FINE /Design3D döner ve turbo-makina kanatlarının başlangıç performansını geliştirmek için tasarlanmış entegre 3D Optimizasyon aracıdır.tasarımcılara alışılageldik tasarım kurallarını aşma ve bilgisayar destekli 3D yenilikçi tasarım anlayışını keşfetme imkanı sunar. FINE /Design3D kullanıcı uyumlu arayüz,genetik algoritmalar, yapay zeka,deney teknikleri tasarımı,etkin optimizasyon algoritmaları ve 3D parametrik kanat modelleme yazılımı AutoBladeTM e entegredir. Turboşarj yenilikçi kılavuz kanat profili ( BOSCH MAHLE Turbosystems izniyle ) Optimize 3D Kompresör kanadı çok noktalı optimizasyon Kullanımı kolay AutoBlade arayüz içeriği: 1. Model editorü 2. Etkileşimli 3. Kavramsal menüler 4. Özelleştirilebilir 3D görüntü 5.Görüntü kontrolleri 6. Analiz araçları 7. Geri alma/tekrarlama fonksiyonları Başlangıç Optimize Karışık akış fan kademe optimizasyonu Kanat sayısı ve ayrılma bölgeleri(kırmızı kısım) geliştirilmiştir Uygulamalar FINE /Design3D çok kademeli eksenel,radyal ve karışık akışlı Kanat yeniden şekillendirme Eksenel simetrik olmayan Kullanıcı tanımlı parametreler kompresörler,türbinler,pompalar,fanlar,rüzgar türbinleri ve göbek/kanat muhafazası KAPLAN Türbin pervaneleri içeren geniş bir uygulama alanını kapsar. 12 Tork dönüştürücü optimizasyonu 13 optimizasyonu

8 FINE /Marine Denizcilik Endüstrisi İçin Çözümler Gemi İnşaatı İçin Özelleşme Hassasiyet Entegrasyon İyileştirilmiş ağ (3.88M hücre) FINE /Marine FINE /Marine gemi inşaatı mühendisliği için özelleşmiş yüksek doğrulukta otomatik CFD simülasyonunu bünyesinde barındıran akış çözdürücüdür.fine /Marine güçlü tam hexahedral, otomatik yapısal olmayan ağ oluşturma yazılımı Hassas Serbest Yüzey Çözünürlüğü İçin HEXPRESS, sıkıştırılamaz RANS çözdürücü FINE /Marine ve Özelleşmiş Arayüz Yakalama Algoritması akım görüntüleme ve analiz sistemi CFView yazılımını bir araya getirir. Deney Eğik sıkışma etkisi Otomatik Ağ Adaptasyonu Orijinal ağ (3.07M hücre) Hassas Dalga Algılama İçin 6 Serbestlik Dereceli Hareket & Ağ Deformasyonu Gövde Pervane Etkileşimi İçin Kayan Ağ Uyarlanabilir ağ iyileştirme örneği Virtue Container Ship (Froude 0.272). Sayısal Dalga yükselmesinin geçici ortalaması burun dalgalarında sabit DTMB 5415 (exp. by IIHR). Hassas İz Bölgesi Algılama İçin İleri Türbülans Modelleme Deneysel CFD Ortalama dalga yükselmesi KCS gemisi (Tokyo CFD workshop 2005) Yüksek Kalite Tam-Hex Kompleks Geometrilere Ağ Atama İçin HEXPRESS INSEAN pervanesini kullanan Hamburg test çözümünde akımyönü hız -kayan ağ hesaplaması eş-konturları. Etkin Gerçek Ölçek Değerlendirmeler KKRISO deneyleri ile karşılaştırmalı açık cebirsel gerilim modeli Model (EASM) ve ağ iyileştirme ile eş iz bölgesi eğrileri Rüzgar Etkileri (Van Oossanen and Associates izni ile) Başarı Hikayesi: Son 8 yıldır 3 farklı CFD kodu kullanıyoruz. FINE /Marine bize CFD araçlarının kullanımı konusunda hiç bir zaman deneysel verilerden fazla sapmayan sonuçları ile güven veren ilk kod. HEXPRESS ile ağ oluşturma çok kompleks geometrilerde yine de kusursuz olmamasına rağmen (süper yapılar) diğer ağ atama yazılımlarından çok daha ileri düzey keyif verici bir deneyimdir. Üst:: Tarayıcı mavna pupa uzantısında ağ detayı (IHC Holland Dredgers b.v. izni ile). Bottom: Genel iç su gemisi Pupa ağ detayı. Model Ölçeği (Üst) ve Gerçek Ölçek(Alt) CFD Sonucu. Gerçek Ölçek Deniz Testi Sonucu (Sol) & CFD Sonucu (Sağ) (IHC Holland Dredgers b.v. izniyle). FINE /Marine ile bazı uygulamalar 14 Dr. Piet Van Oossanen, 15 Van Oossanen & Associates b.v

9 VNoise Entegre CFD-Vibro/Aero-akustik Çözüm Entegre Çözüm Bağdaşık aero-vibro-akustik problemlerinde ağ örgüsü üzerinde büyük ölçek detaylı analizler kadar basit ön tasarım hesaplamalarına da imkan veren ölçeklendirilebilir aero-vibro-akustik analiz. Anahtar Özellikler: Vibro-akustik Aero-akustik Paralel/dağıtılmış çözdürücü CAE Arayüzleri FINE/Open, FINE/Turbo ve NLH sonuçlarının doğrudan Içeri aktarımı Anahtar Fonksiyonlar: Her tür CAE NVH zincirinde kolay entegrasyon Yapısal ağdan akustik ağa hız dağılımı ve yapısal mod aktarımı için ileri 3D interpolasyon. Kolay data değişimi ve işleme için ileri 3D interpolasyon ile bağdaşık tam otomatik ağ kabalaştırma. Delik kapatma, uyuşmayan ağları onarma, ağ bouyutu küçültme vb. için otomatik obje sarma. Toplu iş komut dosyaları FINE /Open and FINE /Turbo sonuçlarının direkt içe aktarımı Rastlantısal Vibroakustik Yayılı akustik kaynaktan ortaya çıkan ivme ve gerilimin PSD değerlendirmesi. Motor Radyasyonu Hızlı motor çalıştırma analizi ses gücü değerlendirmesi ve hız katkısı vektörleri Çekirdek Teknolojileri: Direkt ve endirekt BEM formülasyonları,fem çözdürücü, çoklu alan ve karışık alan, bağdaşık FEM-BEM, frekans cevabı, özdeğerler Yapısal model denklemleri ile tam bağdaşım,ortalama akış Ile yayılım(bem-fem) Yerel ve toplu reaksiyonlu sönümleyiciler,delikli borular,hızlı çoklu alan analizi,rastlantısal vibroakustikler,simetriler,yük durumları Son işlemler:tl (çoklu giriş çoklu çıkış sistemleri),yoğunluk, ses gücü,sanal empedans borusu Aeroakustik Analiz İçin Modüler Yaklaşım: CFD sonuçlarının Kaynak ve yayılım Içeri aktarımı alanlarının tanımlanması Kaynak ve yayılım alanıı için akustik ağ oluşturma Bir otomotiv yağ deposu için yapısal ağ(sol) ses yayınımına uygun akustik BEM ağı elde etmek için otomatik obje sarma algoritması(sağ) Emme sistemi:yapısal FEM ağından(sağ) yapısal mod otomatik projeksiyon ile akustik ağ(sol) Güneş enerjisi tertibatı için akustik yorulma analizi..yapısal modlar VNoise yazılımına aktarılmış(sol) ve VNoise temel bileşim analizi özelliğinde tanımlanmış yayılı akustik kaynakla bağdaşık vibro-akustik analize başlamak için kullanılmıştır. Yarı yankısız oda deneyleri ile karşılaştırılmış yapısal ivmelenme PSD si(orta) gibi PSD ve RMS akustik büyüklükleri de verilmiştir(sağ). Karmaşık Susturucu Aktarım Kaybı Değerlendirmesi Toplu ve yerel reaksiyonlu sönümleme malzemeleri, delikli borular,tl değerlendirmesi için özel araçlar Akustik Transfer Fonksiyonları Ölçülen titreşimlerden başlayarak hesaplanmış titreşimli motor ses gücü yayınımı. Akustik ölçümler ve farklı bir BEM kodu karşılaştırması.(the University of Kentuky izniyle) Otomotiv yağ deposu için yapısal-akustik transfer fonksiyonu değerlendirmesi son işlem Yayılım alanı için FEM/BEM analizlerinin gerçeklrştirilmesi FWH ve/veya FlowNoise kullanarak tona uyan ve uymayan kaynakları hesaplama ELASIS izniyle Vnoise ile genel aeroakustik analizi akış şeması.kaynak ve yayılım alanlarının tanımlanması ile modüler yaklaşım ve endüstriyel durum Santrifüjel fanda tonsal gürültü yayınımı.cfd analizi döner fan üzerinde için karmaşık analizi makul kılan her adımda tanımlı modüllerin yürütülmüştür ve sonuçlar FWH modülleri ve BEM çözdürücüsünün bağdaşık kullanılması. kullanıldığı VNoise yazılımına aktarılmıştır. Delikli borularla, üç odadan oluşan otomotiv susturucusu aktarım 16 kaybı analizi(sol).ölçülen TL eğrisi(mavi) ve VNoise sonucu(kırmızı) 17 karşılaştırması sunulmuştur. 16

10 Etkin Aero-Akustik Tahmin Ffowcs-Williams-Hawking (FWH) Yaklaşımı ile Uzak Alan Gürültü Yayılımı Belirsizlik Simülasyonları NUMECA CFD Simülasyon Sürecinde Belirsizlik ve Risk Yönetimi Gürültü Kaynağı ve Yakın Bölge Akustiği Üretimi İçin Etkin Maliyetli NLH CFD simülasyonunda operasyonel ve geometrik belirsizlikler: Üretim toleransları Giriş ve sınır şart belirsizlikleri Model belirsizlikleri Sayısal sıkıştırılamazlık hataları vb. NASA Rotor 37 AÇIK ROTOR KANALLI FAN Motor Kaportası Fan, motor kaportası ve yer yakın bölge akustik dalgaları (NLH 16 çekirdekle 24 saatte 3 milyon hücre) Operasyonel belirsizlik: Belirsiz giriş toplam basınç profili 4 milyon noktalı ağ 6 işlemci ile 11 saat(nlh computation) Operasyonel belirsizlik: Kayan ağlar ile benzer süreksiz simülasyon diğer metodlar ile Belirsiz Çıkış Statik Basıncı. 200 işlemcide 2 ay alır Yunuslama ortalama basınç Geçirgen FW-H yüzeyi oranı radyal dağılımı. Kanat ucu civarında daha yüksek belirsizlik.(sağ) Gözlemci noktasında gürültü spektrumu Kanat açıklığı orta profilinde basınç dağılımı nokta konumları (sol). Şok bölgeleri daha yüksek belirsizlikle gözlemlenmiştir(sağ). Hata çubukları standart sapmanın(σ) dağılımını vermektedir. NACA0012 Profili TU DELFT izniyle Re=3.106, Hücum Açısı: 3 derece geometrik belirsizlik: Belirsiz relatif kalınlık, Belirsiz kamburluk Ters-dönüşlü açık rotor Çıktı: Kanat profili basınç katsayısı & standart sapması. Gelecek sürümlerde: Yayılmada kanal etkisi: Kompresör basınç oranı kütlesel debi karşılaştırması. 18 Lineer Euler Denklemleri (LEE) yaklaşımı Düşük kütlesel debide daha yüksek belirsizlik. 19 LES simülasyonu ile Geniş bant gürültü Hata çubukları standart sapmanın(σ) dağılımını vermektedir.

11 FINE /Open Yanma & Işınım Modelleme İçin Her Tip Yanma İçin Dayanıklı, Hassas ve Güvenilir Modüller Aero-Motor yanma odası tam Hex HEXPRESS ağı FGM - Flamelet Generated Manifold Yaklaşımı: Geliştirilmiş Modelleme İçin Özgün NUMECA Modeli Yanma Odasında Tepkimeli Akış Simülasyonu > Uygulamalar Endüstriyel ocak simülasyonları Genel ön-karışımsız veya kısmi önkarışımlı gaz yanma prosesleri Aero-motor yanma odaları Gaz türbin yanma odaları Yanma ve Işınım Modelleme İçin Kullanımı Kolay Arayüz Yanma Taramalı Veri Tablosu Otomatik RANS Gelişme Değişkeni Oluşturulmuş Tam-Hex Ağ TU Darmstadt Genel Gaz Türbin Yanma Odası > Ön-Karışımsız Yanma Modelleme: > Genel Tepkimeli Akış Simülasyonları İçin Karışım kesri yaklaşımı Çok-Bileşenli Yapı Tablolaştırılmış kimyasal metod Sonlu hız kimyası Adyabatik olmayan alevlerin(ışınım ısı geçişi) simülasyonu için entelpi sapma metodu Sprey yanması > Kısmi Ön-Karışımlı Yanma Modelleme: Karışım kesri/gelişme değişkeni yaklaşımı Mevcut iki modelleme metodu: FGM tekniği Hibrid BML/Alev modeli > Ön-Karışımlı Yanma Modelleme: Alev cephesi takibi için gelişme değişkeni yaklaşımı Eddy disipasyon modeli yaklaşımı > Işınım Modelleme: Birinci Derece Küresel Harmonik Metod (P1) İnce optik ortam için emisyon modeli Işınım ısı transferi için sonlu hacim metodu(fvm) Optik özelliklerin belirlenmesi için Gri Gazların Ağırlıklı Toplamı(WSGG) metodu > Kirletici Gaz Oluşumu Modelleme: NOx son işlem modulu(termal) Zimont Türbülanslı Alev Hızı Denklem Tamamlama Moss&Lindstedt iki denklem modeli FGM Metodu ile Hassas ve Güvenilir Tahminler Deney Sıcaklık OH Hız şiddeti İs modelleri: Greeves&Khan tek denklemmodeli z z z NUMECA yanma tablo oluşturma aracı TABGEN/Chemistry ile üretilmiş FGM tablosu.grafik karışım kesri ve gelişme değişkenine bağlı sıcaklık manifoldunu göstermektedir. Ön-Karışımlı Yanma Odalarında Tepkimeli Akış Modelleme Endüstriyel Ocaklarda Yanma İşlemi ve Işınım Isı Transferi Modellemesi r r Sydney/Sandia küt cisim stabilize alev (Deneysel ve Simüle akış alanları) DLR Stuttgart test yanma odasında simüle edilmiş akış için sıcaklığa IFRF cam eritme ocağında simüle edilen sıcaklık alanı.. 20 FGM: Flamelet 21 göre renklendirilmiş akım çizgileri gösterilmiştir.hesaplama ön-karışımlı Sıcaklık alanı P1 ışınım modeliyle bağdaşık ön-karışımsız Generated yanma için Zimont modeli kullanılarak yapılmıştır. bir alev metodu ile elde edilmiştir. Manifold

12 Çok-Akışkanlı & Çok-Fazlı Akışlar Tüm CFD Uygulamaları ve Fiziğini İçeren Geniş Model Yelpazesi Turbomakinalarda Lagrangian Partikül Takibi Nükleer Reaktör Akışında Gözenekli Ortam Serbest Yüzey Akışı İçin VOF Modeli Kullanıcı Tanımlı Akışkan Özellikleri Türbin içinde relatif partikül hızı akım çizgileri(stator-rotorstator konfigürasyonu) Ayırıcılar İçin Lagrangian Partikül Takibi TABGEN: Kullanıcı Tanımlı Termodinamik Tablolar Çok Fazlı & Çok Akışkanlı Termodinamik & Transport Özellikleri Serbest yüzey VOF modeli Ile yıkılan baraj problemi. Dalga şeklinin zamanla gelişimi. Ideal gaz, Cp(T) ile ideal gaz, Gerçek akışkan modelleme Kavitasyonlu Akış İçin Barotropik Model Çokfazlı akış Lagrangian partikül takip yaklaşımı bir veya iki taraflı birleşim Buharlaşan Spreylerin Modellenmesi TABGEN, karmaşık gerçek akışkanlar ve karışm tanımlama amaçlı NIST-REFPROP tabanlı termodinamik tablo oluşturma aracı. 84 saf akışkan & 20 bileşene kadar karışımlar: tipik doğal gaz bileşenleri, hidrokarbonlar, hava ana bileşenleri, su, soğutucu akışkanlar, asal elementler Yangın Simülasyonu İçin Hacimsel Isı Kaynağı Sıkıştırılabilir Kavitasyonlu Akışlar DELFT Hydrofoil Kavitasyonlu akışında FINE /Turbo barotropik kavitasyon yasası ile elde edilen kabarcık ayrılması. TU Delft izniyle. Tam buharlaşma bölgesinde Partikül büyüklüğü eş çizgileri, akışkan eksenel hız konturları ve partikül hız akım çizgileri. Tekil dağılımlı buharlaşan damlacık spreyi ortalama çap dağılımı FINE TM /Open hacimsel ısı kaynağı modeli ile yangın simülasyonu 4 venturide R114 sıvısının kavitasyonlu akışı(termodinamik tablo yaklaşımı).sıkıştırılabilirlik etkileri dikkate alınmıştır.kabarcık sınırında keskin süreksizlikler yakalanmıştır. Gemi pervanesi üzerinde kavitasyonlu akış. İz bölgesi FINE /Turbo barotropik kavitasyon yasası ile başarılı bir şekilde elde edilmiştir. Deneysel sonuçlar INSEAN Italy izniyle verilmiştir

13 Birkaç Saat İçinde Öngörülebilen Süreksiz Olaylar Lineer Olmayan Harmonik(NLH) Yaklaşım İle Üstün Çözümler CFD Çözüm Süresinde 2 Büyüklük Mertebesinde Kazanç Büyük Ölçek Çok Kademeli Turbomakinalarda Süreksiz Akış İçin NLH METODU Sadece tek geçiş için ağ: daha az bellek ve düşük maliyetli CPU zamanı Akış Bozulması İçin NLH İç ve dış akışta akış bozulması Mekanik Analiz İçin NLH FEA analizleri için basınç genliği ve fazın direkt eşleştirmesi Motor Dış Koruma İyileştirme İçin NLH Metodu (LFA TU-München İzniyle) Zaman Denetimi Analizi İçin NLH Metodu Bütün zaman denetimi spektrumu için sadece tek çevrim Stator 1 ve Stator 2 hizalanmıştır. Lineer Olmayan Harmonik(NLH) CPU Zamanı 3D Radyal Türbin Aero-Akustik İçin NLH Ters-Dönüşlü Açık Rotor yakın bölge akustik izler Stator 1 in adımının %80 i kadar dönmesi ardından elde edilen sonuç. Bu zaman denetimi açısında etkinlik daha iyidir. Sonuçlar(siyahnoktalar) Tam süreksiz hesaplama(beyaz noktalar) ile uyumludur. CPU zamanında 2 büyüklük mertebesinde kazanç. 24 Logaritmik ölçekte sanki-sürekli karışma düzlemine 25 göre NLH ve tam süreksiz işlem karşılaştırması.

14 Turbomakinalarda Soğutma Akışı Ve Termal Etkiler FINE /Turbo, FINE /Open & AutoMesh-4G Soğutulan Türbin ve Eşlenik Isı Transferi(CHT) Akışlarını Ele Almada Esneklik Sunar AutoMesh-4G de tam bir ağ atama esnekliği için: AutoGrid5 TM ile parametric tasarım ve ağ oluşturma; HEXPRESS TM ile tam hexahedral yapısal olmayan ağ atama; HEXPRESS TM /Hybrid ile aşırı karmaşık konfigürasyonlara ağ atama. Tam Hexahedral Soğutulmuş Kanal Yapısal Ağı Film Soğutma İçin Yerel Kuyu & Kaynak Terimleri Kanalda ağ oluşturma gerektirmez. Tüm Ağ Soğutma Modülü Gerçek geometri ağı oluşturarak veya kanal ağı olmadan kaynak/kuyu terimleriyle türbin eşlenik ısı transferini çözmek için zengin olanaklar. Soğutma Modülü Tüm Ağ HEXPRESS /Hybrid ile Aşırı Karmaşık Konfigürasyonlarda Ağ Oluşturma AutoGrid5 yerel kaynak & kuyu konumlarının kolay Konumlandırılmasına imkan tanır: tek delik, delik hattı ya da yarıklar Deney : kırmızı noktalar Soğutma/Sızdırma : mavi sürekli çizgi Tüm ağ : mavi noktalı çizgi Soğutma modülü ve tüm ağ akış durumlarında aynı sonuç(case Duden, 1999) İç soğutma geçişleri, katı cisim ve dış kanat ana kanal ağı(autogrid5 ) AutoGrid5 İle Soğutulmuş Türbin Parametrik Tasarımı ve Otomatik Ağ Etkileşimli ve kolay kullanımlı kullanıcı arayüzü Artan üfleme oranı Tam Hexahedral Yapısal Olmayan Ağ (HEXPRESS ) CHT CHT simülasyonu ve test sonucu karşılaştırması. Kanat yüzey sıcaklıkları. Mark II türbini test dosyası. Akışkan ve katı cisimde akım çizgileri ve sıcaklıklar. 1 kademe (IGV + Rotor), 45 işlemci çekirdeğinde 20 milyon hücre.. FINE /Open, HEXPRESS ile soğutulmuş türbin olayının yüksek kalite tam hexa yapısal olmayan çözümünü sunar

15 NUMECA CFD Çözümleri Geniş Uygulama Alanı: Dış, İç, Düşük Hız, Yüksek Hız, Termal, Yapı Akışkan Etkileşimi Hızlı CFD Çevrimi & Hassas Yakıt İkmali Simülasyonu İçin Otomatik Tam Hex Ağ HEXPRESS /Hybrid İle Karmaşık Konfigürasyonlu Tüm Uçağa Birkaç Saat İçinde Hex Ağırlıklı Paralel Ağ Atama Yolcu Konfor Analizi Hipersonik Akış Uçak kabininde HVAC HEXPRESS ile kanat-kutu yakıt deposu yakıt ikmal simülasyonu tam hex ağı Yüksek Taşıma Katsayılı Yüzey Tasarımı Pırpırlanma Analizi: FINE /Open FSI bağdaşımı ve MPCCI üzerinden FEA kodu Alpha=10 Alpha=31 Düşük hız konfigürasyonunda yüksek taşıma katsayılı yüzey performansı Hava Aracı Donanım ve Entegrasyonu İçin Geniş Çaplı Yetenekler Yolcu Uçağı İçin Hızlı ve Hassas Aerodinamik Öngörü CPUBooster ile transonik,süpersonik ve hipersonik akışlarda yüksek hızlı, hassas aerodinamik performans Taşıma vs. hücum açısı CPU Booster: 50 iterasyonda yakınsama Hava aracı konfigürasyon çalışması: Açık rotor-gövde etkileşimi(üst-sol), pilon-açık rotor etkileşimi(üst-sağ), kalkışta yer etkisi(alt-sol), kanat-gövde etkileşimi(alt-sağ)

16 NUMECA CFD Çözümleri Otomotiv Endüstrisi İçin Üretkenliğinizi Bir Kademe Artırın HEXPRESS /Hybrid İle Tam Otomatik Ağ Oluşturmada Dönüm Noktası CAD Temizleme Yok Yüzey Ağı Oluşturma Yok Standart Yaklaşım: CFL 1000 ile 50 civarı iterasyonda bütün araba geometrisinin çözümüne olanak sağlayan küme multigrid ile bütünleşik NUMECA CPU Booster! Yakınsama zamanında en az bir büyüklük mertebesi kazanç sağlar! Günlerce/haftalarca mühendislik zamanı Hydroplaning(Su Patinajı) Sıçrama ve serbest yüzeyi kullandığı gibi oluklarda partikül izlemeyi de içeren tekerlek patinaj simülasyonu FINE /Open ile CFD Çözümünde Dönüm Noktası Tam ikinci derece hassas çözüm Küme multigrid CPU Booster F1 (40 milyon hücre) NUMECA Çözümü: HEXPRESSTM/Hybrid ile birkaç saat Isı Transferi Motor bloğu Üzerinden akış Kabinde Termal Akış Aşırı Kompleks Konfigürasyonlara Ağ Atama HEXPRESS /Hybrid bütün otomobil konfigürasyona ağ atamaya imkan tanır Dış Aerodinamik Buggy üzereinde farklı kısımların yakın görünümü Buggy (24 milyon hücre) 31

17 NUMECA Çözümleri Rüzgar Türbini Endüstrisi FINE /Design3D İle Tam 3D Rüzgar Türbin Kanadı Optimizasyonunda Dönüm Noktası Çok noktalı ve çok amaçlı optimizasyon Kullanıcı müdahelesine gerek bırakmayan tam otomatik süreç Optimizasyona eşlik eden Deney Tasarımları, Yapay Sinir Ağı ve Genetik Algoritmalar AutoBlade ile işletilen ön tanımlı rüzgar türbin şablonlarını kullanan 3D parametrik kanat tasarım yazılımı 3D Rüzgar Türbininde Ağ Oluşturma İçin Dönüm Noktası: AutoGrid5 ile birkaç dakikada tam otomatik tam hexahedral ağ oluşturma Siyah: Optimize kanat Kırmızı: İlk kanat Yıllık enerji üretiminde %5-10 kazanç sağlayan 2.5 MW burulma dağılımı optimize edilmiş kanat FINE TM /Open İle Rüzgar Santrali Enerji Üretiminde Yer Etkilerinin Simülasyonu Yüksek rüzgar hızında 3D akış özellikleri Akışkan Yapı Etkileşimi FINE TM /FSI-Oofelie ile güçlü akışkan/yapı etkileşimi FINE TM /Turbo ile şekilsel yaklaşım MPCCI üzerinden FEA ticari veya ev araçları ile birleşim İleri Uygulamalar: Kompleks konfigürasyon Tek kanat geçişinde çapraz rüzgar Süreksiz akış simülasyonu Titreşim Akıştan kaynaklanan gürültü Akış Simülasyonu Hesaplama Zamanında Dönüm Noktası: CPU Booster ile yaklaşık 50 iterasyonda tam hassas çözüm Yerleşim bölgesine rüzgar türbini kurulumunda rüzgar hızı öngörüsü FSI Kompozit fiber uyumunun optimal seçimi ile kanat burulma esnekliğinin iyileştirilmesi 32 33

18 İleri CFD ve Optimizasyon Çözümleri Hidro Mühendislik için AutoGrid5 ve HEXPRESS İle Yüksek Kalite Tam Hexahedral Ağ Oluşturma Lineer Olmayan Harmonik Metod: Süreksiz CFD Simülasyonlarında Büyük Atılım Hassas Rotor/Stator etkileşimi Tek geçişli ağ simülasyonu Düşük harmonik sayısı(kanat geçiş frekansı) ile hassas çözüm Çözüm esnasında yeniden oluşturma Spiral motor dış koruma ve dağıtıcı için yapısal olmayan ağ (HEXPRESS - 1 milyon hücre için 1 saatten az CPU zamanı) Francis türbini takviye kanatları, kılavuz kanatları ve çarkı için yapısal ağ (AutoGrid5 - standart PC de birkaç dakikada ağ oluşturma) Lineer olmayan harmonik ve kayan ağ simülasyonu karşılaştırması: FFT aracılığıyla basınç çalkantı genliği ve anlık kanat basıncı dağılımı FINE /Design3D İle Tam 3D Kanat Optimizasyonu İleri Kavitasyon Modelleme Lineer Olmayan Kayan Ağ Harmonik Ağ boyutu 900,000 15,000,000 RAM 1.5 Gb 7.5 Gb Iterasyon ,000 Önce Sonra Optimize kanat ve kanat kesitlerinin karşılaştırılması (başlangıç kırmızı & optimize yeşil) Sürekli karışma yüzeyi için CPU 5 > 1000 zamanı Sürekli karışma yüzeyi simülasyonuna göre lineer olmayan harmonik ve kayan ağ simülasyonu için CPU zamanlarının karşılaştırılması. Santrifüj Pompa İmpeller emme tarafında düşen NPSH ile kavitasyondaki artış 34 35

19 PARS MAKİNA LTD. NUMECA International Türkiye Temsilcisi ODTÜ OSTİM Teknokent, Uzayçağı Cad. 78.Sok. No:6 Z Ostim/Ankara - TÜRKİYE Tel: Fax: info@parsmakina.com -