Optimaliseer industriële machinencoeling met cloud-gebaseerde simulatie

Terwijl simulatie al lang in sommige industrieën gebruikt wordt, hebben andere sectoren, zoals industriële, bouw- en landbouwmachines, er pas recent begonnen gebruik van te maken. Deze industrieën hebben echter belangrijke toepassingen gevonden voor de technologie, met name op het gebied van motorenkoeling.

In tegenstelling tot automobielen hebben deze langzaam bewegende en stationaire machines geen "gratis" ram-lucht om te helpen met koelen, maar vertrouwen uitsluitend op de prestaties van het koelpakket inclusief koelventilator(en) en warmtewisselaars om overtollige warmte af te voeren. Een effectief koelsysteem is dus extrem belangrijk voor hen. Koeling handhaaft thermische efficiëntie en houdt onderdelen van oververhitting en daaropvolgende veiligheids- en duurzaamheidsissues. Graduele opwarming is vereist om thermische schok te voorkomen, en uniforme koeling is cruciaal om temperatuurspikes te voorkomen die structurele problemen kunnen veroorzaken.

Het ontwerpen van een effectief systeem om koelvloeistof rond de motorblok te circuleren is een complexe taak die aanzienlijk vereenvoudigd kan worden met de juiste digitale processen. Deze koelvloeistof op lage temperatuur houden, zelfs in hete omgevingen, is imperatief voor het behoud van prestaties en Ze Laten Draaien.

Sommige digitale processen vereisen echter veel expertise door hun complexiteit. Dit stelt serieuze limities aan wie aan een koelsysteemontwerp kan werken, wat taken toewijst aan de meer simulatie-erfahren, zeldzame individuen binnen een bedrijf. In sommige bedrijven bestaan die individuen niet, wat het bedrijf dwingt om het simulatiewerk uit te besteden aan engineering services bedrijven of waardevolle tijd en geld te besteden aan extra training. Nog erger: ze kunnen eindigen met vertrouwen op fysieke tests, wat de prestaties van de machine serieus belemmert terwijl de ontwikkelingskosten stijgen. Zelfs met die training kunnen onervaren gebruikers fouten maken. Dit kan leiden tot vertragingen bij het releasen van de machines, budgetoverschrijdingen op productontwikkeling, en marktaandeelverlies.

SIMULIA heeft echter een cloud-aangedreven oplossing ontwikkeld die gemakkelijk gebruikt kan worden door ontwerpers, simulatie-analisten en experts. Het geautomatiseerde motorenkoelproces, dat PowerFLOW gebruikt en gehost wordt op SIMULIA Cloud, is volledig geautomatiseerd en vereist geen voorafgaande simulatiekennis. Een gebruiker hoeft alleen basisgegevens over de gewenste bedrijfsomstandigheden van de machine in te voeren, en het geautomatiseerde proces doet de rest, simulerend hoe het koelsysteem in geïnstalleerde toestand zal functioneren.

"We weten precies wat de pijnpunten van onze klanten zijn wanneer ze zich wenden tot simulatietechnologieën voor hulp bij motorenkoelsystemen," zei Tristan Donley, Industry Process Consult Senior Manager bij SIMULIA. "We hebben naar hun feedback geluisterd en daarom heeft SIMULIA een geautomatiseerde oplossing voor de markt ontwikkeld."

Volgens Satheesh Kandasamy, Industry Process Expert Director bij SIMULIA: "Het idee om een geautomatiseerd proces te ontwikkelen ontstond uit onze ervaring met apparatuurfabrikanten wereldwijd, waar een ingenieur die betrokken is bij testen, het ontwerpen van apparatuur die ook simulaties moet draaien om inzicht te krijgen in redenen voor prestatiewijzigingen door ontwerpwijzigingen. In tegenstelling tot de T&M-industrie, heeft de IE-industrie niet altijd een toegewijde CAE-afdeling die analyse kan ondersteunen. Dit betekent dat de ingenieurs die aan ontwerp en test van de apparatuur werken, de analyse ook moeten doen. Helaas, door de eisende taak van het ontwerpen van apparatuur, is er geen tijd voor de ingenieur om een CAE-workflow te leren die meerdere modules omvat die behoorlijk variëren. Om onze clients te empoweren om wereldklasse apparatuur te ontwerpen en ontwikkelen waarin ze uitblinken, namen we een strategische beslissing om dit end-to-end geautomatiseerde proces te ontwikkelen om de resultaten te leveren waar onze clients naar op zoek waren om wereldklasse apparatuur te ontwerpen."

Omdat SIMULIA's geautomatiseerde proces door iedereen gebruikt kan worden, ongeacht ervaringsniveau, stelt het meerdere teamleden in staat om te collaboreren, informatie te delen en efficiënter te ontwerpen. Meerdere ontwerpruns kunnen eenvoudig ingediend worden, best practices zijn ingebouwd in het geautomatiseerde proces wat mogelijke fouten vermindert, terwijl de beste simulatie-kosten gebalanceerd worden en een optimaal ontwerp mogelijk wordt.

"De cloud-omgeving heeft geleid tot veel snellere/natuurlijkere samenwerking tussen sites en landen. De mogelijkheid om resultaten gelijktijdig te bekijken/verwerken tussen sites en engineering-groepen met nul bestandsoverdrachten en geen software te installeren heeft geleid tot betere communicatie van resultaten en ideeën," zei 2020 SIMULIA Champion Jamison Huber, Sr. Simulation Engineer van NA Acceleration Center bij Doosan Bobcat (Bismarck, ND).

SIMULIA biedt een unieke en geïntegreerde motorenkoeloplossing aan de industriële, bouw- en landbouwmachinerie-industrie door gebruik te maken van de werkelijk rotterende mesh voor ventilatormodellering en de volledig transiente en hoge-nauwkeurige Lattice-Boltzmann solver van PowerFLOW.

"Dit nieuwe geautomatiseerde proces, dat alle stippen in het CFD-simulatieproces verbindt door automatiseringstechnieken inclusief computer vision, heeft een nieuw tijdperk geopend voor de motorenkoelsimulatiemarkt," zei Kandasamy.

Om het verschil te begrijpen dat het nieuwe geautomatiseerde proces maakt, moet men het simulatieproces zonder het begrijpen. De analist zou kennis moeten hebben van vloeistofmechanica, warmteoverdracht, ventilatormodellering en warmtewisselaarsontwerp. Hij of zij zou ook moeten weten hoe het oppervlaktemesh van het CAD-model te prepareren, wat diverse dagen of meer kan consumeren, en de analist zou bekend moeten zijn met het voorbereiden van het volumemesh. Eenmaal het model voorbereid, zou de volgende stap zijn om alle simulatieparameters in de GUI-gebaseerde software in te voeren, wat assumeert dat de analist al een intieme kennis van de software heeft. Helaas is dit een foutgevoelig proces waar menselijke fouten frequenteren. Na de simulatie draai, verwerkt de analist de simulateresultaten handmatig, weer aannemend dat hij/zij weet wat nodig is voor een goede kwaliteitscheck van de resultaten en hoe de benodigde informatie uit de simulatie te halen. Het handmatige proces kan diverse dagen duren en ook resources verspillen als herhalingsruns nodig zijn door fouten in de simulatie-setup.

Het nieuwe geautomatiseerde proces integreert al deze simulatieprocessen samen door automatisch het oppervlaktemesh van het CAD-model voor te bereiden, het volumemesh voor te bereiden, de simulatie-invoervereisten te vereenvoudigen, de simulatie in te dienen om te draaien, en standaardsimulatieresultaten automatisch te genereren. Elke stap omvat standaard best practices die ontwikkeld zijn over duizenden simulaties om het meest accurate simulateresultaat te leveren. De totale arbeidstijdbesparing is tot 80%.

"Als ingenieur die opereert in een competitieve wereld, geeft het geautomatiseerde proces me de kans om sommige zeer complexe en dure tests te simuleren, wat het aantal fysieke tests vermindert. Het proces wordt altijd verbeterd door het SIMULIA-team, door het meshing-proces te automatiseren, de analyse op te zetten, en de resultaten te lezen, met slechts enige interventie van mijn kant kan ik sommige resultaten veel sneller zien," zei Sergiu Ciuparu, Design Engineer van de Power Train Engineering Afdeling bij Doosan Portable Power (Statesville, NC).

Het geautomatiseerde motorenkoelsimulatieproces is gesitueerd op de SIMULIA Cloud, wat het nog makkelijker maakt voor individuen om samen te werken over afdelingen en afzonderlijke locaties; alle bestanden worden bewaard in een veilige en beveiligde omgeving die te allen tijde toegankelijk is voor iedereen die aan het project toegewezen is. Met zijn gebruiksgemak en toegang maakt SIMULIA's nieuwe geautomatiseerde proces een ingewikkeld proces extreem simpel.