Flüssigkeitssimulation im Designprozess

Verfasst von: Dave Martin
  • 2/5/2021
  • Lesestoff : 3 min
Real-time computational fluid dynamics in Creo 7.

Als CAD-Administrator war ich für die Pflege der Verbindungen zwischen Creo Parametric und anderen Softwareprodukten verantwortlich. Dazu gehörte auch Software für Computational Fluid Dynamics (CFD) - Flüssigkeitssimulation.

Dieser Bereich der Analyse ist komplex, da es sich um Multiphysik handelt, die Kombination von gekoppelten Prozessen für Fluidbewegung und Wärmeübertragung (Thermodynamik). CFD kann kompressible und inkompressible Fluide und sowohl laminare als auch turbulente Strömungen umfassen. Es ist einer der fortgeschritteneren Bereiche der Simulation und Analyse.

Wenn man in der Luft- und Raumfahrt arbeitet, ist CFD eine absolute Notwendigkeit. Als ich an Drohnen gearbeitet habe, mussten wir die Strömung der Außenluft über den Rumpf, die Tragflächen und die Propeller analysieren. In der Raketenentwicklung muss man die Strömung der Treibstoff- und Oxidationsmittelflüssigkeiten durch Pumpen, Kammern und andere Komponenten untersuchen.

In der Vergangenheit fehlte in Creo Parametric eine native Option zur Durchführung von CFD-Simulationen. Daher mussten wir uns auf externe Lösungen von Drittanbietern verlassen. Bei der Verwendung dieser hatten wir einige Probleme:

  • Wir mussten Prozessabläufe entwickeln oder Schnittstellen zwischen unseren Design- und Analysetools einbauen.
  • Da wir die Geometrie aus Creo Parametric in einem neutralen Format wie STEP exportieren mussten, waren unsere Konstruktionsmodelle nicht mit dem Analysemodell verbunden. Änderungen an der Konstruktion erfordern einen erneuten Export des Modells und die Neuerstellung der Fluidkörper und Randbedingungen.
  • Da dieser Arbeitsablauf unzusammenhängend war, war es mühsam und zeitaufwändig, die Auswirkungen von Designänderungen auf die Simulationsergebnisse zu sehen.
  • Wir brauchten separate Experten, um das CFD durchzuführen. Sie kamen in der Regel am Ende des Konstruktionsprozesses zum Einsatz, wenn Änderungen schwieriger zu implementieren waren. Da die Experten sehr gefragt waren, waren sie nicht immer sofort verfügbar.

Creo Parametric 5.0 stellte mit der Einführung von Creo Simulation Live (CSL) powered by ANSYS eine enorme Entwicklung im Konstruktionsablauf dar. Diese Technologie ermöglichte Echtzeitsimulationen für Konstrukteure. Sie konnten Randbedingungen und Lastsätze für strukturelle, thermische und modale Analysen einrichten. Die Ergebnisse wurden fast augenblicklich berechnet, da die Vernetzung und Analyse mit der GPU Ihres Computers durchgeführt wurde.

Creo Parametric 7.0 bietet einen weiteren Sprung durch die Integration von CFD in Creo Simulation Live. Jetzt kann jeder die gleichen Vorteile von CFD erleben, die Konstrukteure und Ingenieure seit 2018 für strukturelle und thermische Arbeitsabläufe realisiert haben.

Die neuen Funktionen umfassen Folgendes:

  • Interne und externe Strömungen simulieren
  • Automatische Erzeugung von Fluidkörpern aus Begrenzungsflächen
  • Definieren von Randbedingungen, einschließlich Geschwindigkeit, Druck und Massendurchfluss
  • Sofort einsatzbereite Materialeigenschaften für Flüssigkeiten wie Wasser, Luft und Motoröl
  • Anzeigen der Strömungsergebnisse als Partikel, Stromlinien oder ein Richtungsfeld

Was bedeutet das für Ihre Arbeitsabläufe?

CFD in Creo Simulation Live bietet eine nahtlose gleichzeitige Durchführung von Konstruktion und Analyse. Wenn Sie Änderungen am Modell vornehmen, werden die Ergebnisse automatisch und sofort aktualisiert, sodass Sie sofortiges Feedback erhalten.

Sie müssen kein CFD-Experte mehr sein, um eine Simulation durchzuführen. Fachwissen ist natürlich hilfreich, aber die Experten sind vielleicht nicht immer verfügbar. Sie können die Arbeitsabläufe Ihres Teams beschleunigen, indem Sie die grundlegenden Analysen selbst durchführen und so die Zeit der Experten für die schweren Aufgaben und komplizierten Probleme freimachen.

Nächste Schritte

Sie müssen sich nicht auf mein Wort bezüglich dieser neuen CFD-Funktionen verlassen. Creo Simulation Live bietet eine kostenlose Testversion (und eine kostenlose Schulung).

Wenn Sie bereits Creo Parametric haben, führen Sie ein Upgrade auf 7.0 durch (falls Sie das noch nicht getan haben). Gehen Sie dann zur Registerkarte Live Simulation und starten Sie Ihre kostenlose Testversion, damit Sie CFD-Simulationen selbst ausprobieren können.

Creo 7.0. Die Zukunft des Designs

Tags:
  • CAD

Der Autor

Dave Martin Dave Martin ist ein ehemaliger Creo-, Windchill- und Mathcad-Dozent und -Berater. Nachdem er PTC verlassen hatte, war er der Creo-Spezialist für Amazon; und ein Maschinenbauingenieur, Creo-Administrator und Windchill-Administrator für Amazon Prime Air. Er hat einen Abschluss in Maschinenbau vom MIT und arbeitet derzeit als Avionikingenieur für Blue Origin.