PRO 453

progettare 453 • aprile 2023 45 La simulazione di sistemi è estremamente rapida perché non richiede modelli CAD, il tempo di calcolo è di pochi secondi o minuti, la preparazione del modello e il post-processing è semplice. Dal punto di vista della gestione termica, la simulazione di sistemi permette un’analisi completa di come i componenti reagiranno e si compor- teranno di fronte a diversi input termici, co- me l’ambientedella cabinae la temperatura del motore. Con un approccio di sistema è possibile costruire il modello di un intero veicolo, completo di tutti i componenti, tra cui la trasmissione, il motore, il sistema idraulico, l’impianto elettrico, la ventola e il sistema di raffreddamento. Questo per- mette di testare facilmente molte soluzioni diverse, ad esempio sperimentando con componenti di varie dimensioni per stabi- lire la probabilità di eventi termici. Modelli ibridi e CFD integrati Oltre a usare i risultati della simulazione di sistemi, èpossibileottenereulteriori benefici con un approccio ibrido che prevede unCFD integrato. In questo modo l’approccio CFD integrato beneficia dei tempi di simulazione estremamente veloci, offerti dalla simula- zione di sistemi, ma con la precisione di un approccio 3D che consente di acquisire anche la fisica dei componenti. In definitiva, consente una validazione più rapida del progetto completo della macchina dove, ad esempio, le forme base del vano motore o della cabina dell’operatore vengonodefinite in modo approssimativo con l’utilizzo di template, sono incorporate poi le condizioni al contornoeutilizzatoSimcenterStar-CCM+ con mesh poliedrica automatica per crea- re la simulazione CFD 3D. Tali simulazioni eseguite con l’automazione del workflow di processo non richiedono particolari com- petenze in materia di ingegneria CFD. Una volta completate le simulazioni ibride e del sistema, gli ingegneri sono ingradodi com- prendere le prestazioni della macchina e di dimensionarla accuratamente. A questo punto si realizzano i modelli CAD e si ese- guono le analisi CFD come parte della fase di test digitale. L’uso della simulazione CFD permettedi effettuare facilmente numerose simulazioni diverse, il che significa che i test fisici effettivi diventano più un processo di verifica e di validazione. Ciò consente di ridurre enormemente la probabilità di trovare un grosso problema termico in un prototipo fisico e di dover tornare amettere mano alla bozza del progetto. E poiché lo strumento di simulazione permette agli ingegneri di eseguire molti più scenari di quanto sarebbe possibile con un prototi- po fisico, il vantaggio non è solo quello di riuscire a sviluppare una macchina più velocemente ed economicamente ma la macchina stessa è più affidabile di quanto sarebbe se fosse sviluppata senza l’uso di strumenti di simulazione. Analisi termo-fluidodinamiche 3D La simulazione CFD di Simcenter Star- CCM+ consente agli ingegneri di deter- minare nel dettaglio se tutti i componenti stanno raggiungendo le temperatureprefis- sate. Ora bisogna considerare un ambiente 3D più dettagliato, identificare il ricircolo e valutare tutti gli effetti e le interazioni 3D. Nel frattempo, per assicurare un raffredda- mento adeguato ed efficiente, è necessario analizzare inmodoappropriato il designdei componenti e tenere in considerazione le proprietà dei materiali. Grazie ai moderni strumenti di simulazione CFD è possibile eseguirecentinaiadi scenari diversi inpochi giorni. In passato, questi processi avreb- bero richiesto settimane o mesi di lavoro. Questi tempi così ridotti sono in gran parte il risultatodell’automazionedei processi. Se consideriamo un flusso di lavoro tradizio- nale per la simulazione termica, è spesso necessario modellare migliaia di compo- nenti diversi per esaminarli in dettaglio. I migliori sistemi CFDcollegano i dati al CAD, permettendo flussi di lavoro automatizzati che forniscono immediatamente i risultati. Unesempiopraticodi comequestosistema puòessereusatoè l’osservazionedel flusso SPECIALE INDUSTRIA MOVIMENTO TERRA Figura 1. Andamento dei filetti fluidi sul gruppo motore. Figura 2. Andamento delle temperature e circolazione aria.