Ha egy olyan ipari berendezést keresünk, amin igazán jól be lehet mutatni látványos áramlás- és hőtani folyamatokat, akkor egy keverő tartály CFD szimuláció ideális választásnak tűnik. Azért is, mert nagyon gyakran előfordul velük kapcsolatban mozgás és ezzel együtt többfázisú áramlás is. Tehát két, érdekes eredmények kiszámítását lehetővé tevő szoftver funkciót is fel lehet használni.
2020. április végén egy angol nyelvű webinárium elkészítésére kért fel az MSC Software (a Nastran, Patran és pár éve az én kedvenc japán CFD kódom fejlesztője) angliai központja. A cél az volt, hogy a szintén japán scFLOW nevű szoftverükkel, már több mint 10 éves SC/Tetra gyakorlattal a hátam mögött mutassam be, milyen lépéseken keresztül jutunk el egy keverő tartály CFD szimulációjában a geometria beolvasástól az eredmények elemzéséig.
Mivel az egész angolul ment, a webinárium videójához elkészítettem mind az angol, mind a magyar nyelvű feliratot. A magyar nyelvű feliratot, ahol az időzítés engedte, igyekeztem több magyarázattal is kiegészíteni. A lejátszón a felirat bekapcsolása után a beállítások fogaskerék alakú ikonjára kattintva lehet kiválasztani, hogy a Subtitles angol vagy magyar legyen. Ha kifejezetten az áramlástani részre kíváncsi, ezek 9:45′-nél és 28:00′ percnél kezdődnek.
A keverők feladata egyszerűen megfogalmazható. Egy fűtött autoklávot például azzal a céllal állíthatnak üzembe, hogy a benne lévő folyadékot a keverés segítségével minél gyorsabban felmelegítse. A köpenyt a palástján keresztül gőzzel, vagy forró vízzel fűtik, a tartályon belüli folyadéknak pedig a fűtött fal mellett kell áramolnia ahhoz, hogy a hőátadás megfelelő legyen.
Írtam már turbokeverőről egy korábbi esettanulmányban, ott a néhány liternyi térfogatú tartályban lévő folyadék szintjének változását vizsgáltuk. A webinárhoz kiválasztott tartály térfogata 2m3 volt és a vizsgálathoz nekem átküldött modell sok olyan részletet tartalmazott, amire a szimulációhoz nem volt szükség.
Geometria egyszerűsítés és CFD szimuláció a webináriumon
Szerencsére az angolok a webináriumot úgy szerették volna, ha a geometria egyszerűsítését is bemutatjuk. Ezt a feladatot Dr Steff Evans kollégám végezte az MSC Apex nevű szoftverrel.
Steff bemutatta, hogy milyen az, amikor egy direkt modellező eszközt beépítenek egy végeselem szimulációs szoftverbe. A direkt modellezésben az a jó, hogy nincs szükség az alkatrészek létrehozásához használt alaksajátosságok (kihúzás, kivágás, lekerekítés, stb.) történetére ahhoz, hogy szabadon módosíthassuk az alkatrészek alakját.
Steff letisztította az autokláv modelljét az MSC Apex-el, és átküldte nekem a parasolid (.x_t kiterjesztésű) modellt. Én feladatom pedig a keverő tartály CFD szimuláció elkészítése volt az scFLOW-val. Kétszer is.
Azért kétszer, mert az első szimuláció eredményeit látva megkértem Steffet, hogy módosítson a geometrián. Különös tekintettel a felső keverőelem alakjára. Gyorsan el is készült vele, én pedig meg tudtam mutatni, hogy az eredeti geometria szimulációs projektjét milyen egyszerűen újra lehet hasznosítani, ha egy másik geometria változatot kell megvizsgálni.
Dr Dúl Róbert