Uzay mühendisliği alanında, doğru rüzgar tünel testleri ve aerodinamik simülasyonlar verimli uçaklar, araçlar ve enerji sistemleri tasarlamak için önemlidir. Siemens NXTM, temel bir ürün yaşam döngüsü yönetimi (PLM) platformu, bu simülasyonları gerçekleştirmek için kapsamlı bir ortam sağlar. pahalı fiziksel prototipleri dijital ikizlerle değiştirerek, mühendisler daha hızlı tasarlayabilir ve daha düşük bir geliştirme maliyetleriyle daha yüksek performans elde edebilir.Bu makale rüzgar tüneli ve aerodinamik analizleri sağlar.

Aerodinamik için NX'e Giriş

NX, bir CAD aracından daha fazlasıdır; tasarımcılar ve simülasyon uzmanlarının NX arayüzünden ayrılmadan aerodinamik analizler yapabilmelerini sağlayan bir ortamdır.Bu, SimcenterTM yazılımı ile sorunsuz bir şekilde entegre edilir, Simcenter FLOEFDTM'nin de dahil olmak üzere, modelleme süresini %80'e kadar azaltır.

Aerodinamik simülasyon için mühendisler NX'in parametrik sağlam modelleme, yüzey ağ geçidi ve gelişmiş çözünürlük yeteneklerini doğru bir şekilde tahmin etmek için hava akış kalıpları, basınç dağıtımları, hear stresleri ve sıcaklık alanlarının erkenden azaltılmasını sağlar.Eğer hedef bir yolcu arabası üzerinde sürüklenme oranını optimize etmek, bir uçak kanatın düşmesi veya rüzgar yüklerini güneş panelinde değerlendirmek veya NX, bilgi odaklı kararlar vermek için gerekli araçları sağlar.

Bir Rüzgar Tüneli Simülasyonu NX

NX'de tipik bir rüzgar tünel simülasyonu, fiziksel test sürecini yansıtan yapısal bir iş akışı takip eder. Anahtar adımlar geometriyi hazırlamak, hesaplama alanını tanımlamak, yüksek kaliteli bir ağ oluşturmak, sınır koşullarını ve fizik modellerini belirlemek, akış denklemlerini çözmek ve sonuçları analiz etmek için dikkatli bir dikkat gerektirir.

Geometri Hazırlık

Herhangi bir simülasyondan önce CAD modeli, aerodinamik davranışı etkilemez, ancak yüksek bir ağ sayımını gerektirir, “basitleştirilmiş” geometrisi, tüm aerodinamik şekilleri kaldırmaya izin verir. Dış aerodinamik boyutlar için, geometri bir sanal rüzgar tüneli içine yerleştirilir - dikdörtgen veya silindirik bir alan - giriş, çıkış ve uzak alan sınırların nerede tanımlanacağı.

Meşru Stratejik

Meşru nesil muhtemelen doğru CFD sonuçlara ulaşmak için en kritik adımdır. NX birkaç ağlama yaklaşımı sunar: tetrahedral (tet), hexahedral (hex), polihedral ve kesme-cell Kartesian ağları için. aerodinamik uygulamalar karmaşık eğrilik ve sınır tabakaları içeren uygulamalar için, karma bir yaklaşım yaygın: tetrahedral hücreleri iç hacmi doldururken, prismatik tabakalar viskous alt tabakaları çözülürken. NX'in ağları otomatik olarak algılar, eğriliği ve yakınlıkları tespit eder.

Duvara yüklenen akışlar için temel bir ölçüm, boyutsız duvar mesafedir, [[0]y)+ [Döneticileri için, düşük seviyeli tabakalar için kontroller sağlar, s.g., SST k- ⁇ ), duvardaki birkaç tabakayı talep eden ve sorunsuz bir şekilde çalıştırın. NX ilk tabakaların yüksekliğini, büyüme oranını ve katmanları belirteçleri belirteçir.

Fizik ve Solver Ayarları

Ağlama hazır olduğunda, fizikçi akış koşullarını ayarlar. minimumda, bu, inlet hızı (veya kütle akışı), türbülans yoğunluğu ve uzunluğu, basınç ve duvar sınırı koşullarını (no-slip, adiabatic veya isoterm, kabalık) Yüksek hızlarda sıkıştırılabilir akışlar (Mach > 0.3), enerji denkleminin sabitlenme süresine ve uzunluğuna (RANS) ve geçici (RANS) ve geçici (URANS) formülasyonları, son derece boş olmayan bir şekilde sabitlenmeli ve sabit akışlara bağlı olarak, sabit olmayan bir şekilde sabitlenebilir.

Aerodinamik Simülasyon Çalışması Akışı'nda Anahtar Adımlar

Aşağıdaki liste, temel adımların mühendisleri genellikle NX'de aerodinamik bir simülasyon yaparken takip eder:

  1. [FONT=0)İmport veya 3D modeli NX'de, senkronizasyon veya ortak formatların doğrudan ithal edilmesi (STEP, IGES, Parasolid).
  2. [0] Geometriyi[Dönlendirmek için [Döneticileri Etkileyen özellikler) basitleştirmek - bu, element sayılarını ve çözme süresini azaltır.
  3. [FONT=0) Akışkan alanını ifade edin[[Dönemli rüzgar tüneli) uygun ölçüde (genellikle 5-10 model uzunluğu yüksek, 10-15 uzunlukta, alttan kaçınmak için daha sonra 5–7 uzunluk daha sonra sınır müdahalesinden kaçınmak için.
  4. [FONT=0) Hesaplamalı ağ[[Döneticileri) ile ilgili olarak, bir hedefle duvarlarda priz tabakaları kullanın ve kanalize modeli ile tutarlı bir şekilde yapılır.
  5. [FONT=0) Sınır koşulları: [Dönetici: [Dönesel akış oranı), baskı çıkışı, simetri uçakları ve model için duvar koşulları (slip veya sürtünmesiz) uzak sınırlar için önerilen.
  6. [FONT=0] uygun türbülans modelini seçin[Dönerge 1.) Reynolds numarasına göre, beklenen ayrılık ve hesaplama bütçesi. Endüstri dışı aerodinamik için, SST k- ⁇ modeli popüler bir sağlam seçimdir.
  7. [FONT=0)SpecifyPod ayarları:[Dönetici: [Dönetici:0)[Dönetici:0)[Dönetici:0)) 10[D[DÜye Olmayanlar İçindekiler[Dönemler)
  8. [FONT:0]Run the Simülasyon[[[Dönetici: 720) mevcutsa paralel işlem (multi-core veya GPU) kullanıyor. Run sırasındaki canlı ve güç değerleri kontrol edin.
  9. [FONT=0]Post-process results:[Döneticileri görselleştirin:0) Yüzey basıncı katsayısı (Cp), duvar hear stresi, artırılmışlar, hız dilimleri, izo-surfaces ve integral değerler. NX'in bütünleşik post-işlem araçları kullanın veya daha derin analiz için Simcenter-CCM+'ya ihracat yapın.
  10. [FONT=0) Tasarıma Uygunluk[Döneticileri) Uygulamanın NX'in parametrik yeteneklerini veya Simcenter HEEDS gibi entegre optimizasyon araçlarını kullanarak, Geometriyi Değiştirin ve nihai performans elde olana kadar döngüyü tekrarlayın.

Aerodinamik için NX'in Gelişmiş Cap Yükleri

Standart CFD akışının ötesinde, NX, aerodinamik analizlerin menzilini uzatan birkaç gelişmiş özellik sunar:

  • [FONT=0]Parametrik tasarım ve morflama: NX'in mühendislik optimizasyon araçları geometri parametrelerine (örneğin, camber, süpürücü, kalınlık) çeşitli otomatik olarak monte edilir.
  • [FONT:0)Fluid-yapı etkileşimi (FSI): ), NX'in CFD çözücü ve yapısal çözücü (NX Nastran) aeroelastic etkiler – aerodinamik yüklerin altında bükme – daha gerçekçi bir inflight davranışı temsil etmesi gibi.
  • [FONT:0]Aeroacoustic analizi:[Dönetici:[Döncükler) · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·
  • [FONT:0)Konjugate ısı geçişi (CHT): ), Aynı ağ ve sağlam ısı iletimini aynı anda çözerek elektronik bileşenlerin soğutulması veya fren disklerinin aynı ağ ve çözücü ortamının kullanılması.
  • [FONT:0)Virtual rüzgar tüneli otomasyonu: NX, inşa edilmiş bir API (Python, VB) kullanarak tüm kurulum ve post-işlemleri senaryosu senaryosuna son derece değerlidir.

Aerodinamik Test için NX Kullanımının Avantajları

NX'deki sanal simülasyonlara fiziksel rüzgar tünel testlerinden geçiş, aşağıda daha ayrıntılı olarak vurgulanan birçok fayda sağlar:

  • [FONT:0]Cost-Effective: Fiziksel rüzgar tüneli saatleri günde binlerce dolara mal olabilir, özellikle büyük ölçekli modeller için NX, pahalı fiziksel modeller, birden fazla rüzgar tüneli girişi ve araçlama ihtiyacını ortadan kaldırır.
  • [FONT:0]Time-Efficient:[Dönetici: Tasarımda, model üretimi ve tünel planlamalarının haftalarını gerektiren yüzlerce değişkeni NX CFD ile birkaç saat içinde tamamlanabilir. Paralel hesaplamalar yüksek performanslı kümeler (HPC) aynı zamanda, fiziksel test olarak aynı zamanda değerlendirilmek için yüzlerce çeşit azaltılabilir.
  • [FONT:0) Yüksek doğruluk:[Dönetici:[Dönetici:0) Modern CFD çözücüler NX'de, uygun ağ ve türbülans modelleriyle uygulandığında, ekli ve hafif olarak ayrılmış akışlar için deneysel verilerle mükemmel bir korelasyon elde edin.
  • [FONT:0)Integrated Workflow:[Dönetici: Çünkü NX CAD, CAE ve bir platformda optimizasyon, mühendisler farklı araçlar arasındaki ihracat / seyahat verilerine ihtiyaç duymazlar. Geometry güncelleştirmeleri otomatik olarak ortaya çıkabilir ve simülasyon sonuçları doğrudan tasarım değişiklikleri yapabilir, hataların riskini azaltır ve döngüyü hızlandırabilir.
  • [[Düzzamanın verileri: [Döneticileri ve akış görselleştirmesine dayanan fiziksel testlerden farklı olarak, CFD üç boyutlu veriler sağlar: basınç, hız, sıcaklık, türbülans miktarları her yerde domain.Bu derin bilgi, performans problemlerinin kök nedenlerini anlamalarına yardımcı olur.

Derinlik Uygulamaları

Havacılık Uzay Uzay Uzay Uzay

Havacılıkta, aerodinamik form optimizasyonu yakıt verimliliği ve uçuş performansı için kritiktir. Mühendisler NX'i kanatlar, fuselage, empennage, motor nacelles ve iniş dişlileri. Örneğin, bir iş jet kanadı tasarlarken, bir takım kanat çarpıklığı değişebilir, dihedral ve havafoil şekli, kabul edilebilir tezgah özelliklerini korumak için otomatik CFD çalıştırın. NX'in FSI yetenekleri de uygulanabilir.

Otomotiv Otomotiv Otomotiv Otomotiv

Otomotiv üreticileri dış aerodinamik için NX'e güveniyor ve yakıt ekonomisini artırmak, aynı zamanda altlık termal yönetim ve kabin HVAC için de ortak bir kullanım durumu, araç dinamikleri için değerli bir veriyi optimize ediyor: 0°'den 30°'ye kadar, mühendis yükleyici ve sürüklenen pozisyon bulabilir. NX ayrıca, geçişli stabilite ve aşırı manevralar için geçici simülasyonları da destekler.

Yenilenebilir Enerji Yenilenebilir Enerji Yenilenebilir Enerji

Rüzgar türbinleri bıçak üreticileri, farklı rüzgar hızları altında aerodinamik performansı değerlendirmek ve yaw açıları düşünmek için NX kullanıyor. Simülasyon asansörü tahmin ediyor ve bıçak aralığı boyunca dağıtımları teşvik ediyor, bu da yorgunluk yaşam tahminleri için yapısal yük hesaplamalarına dayanıyor. ek olarak, NX, buz birikiminin bıçak performansı üzerindeki etkisini modelleyebilir, anti-fiking sistemleri tasarlamaya yardımcı olabilir. Solar panel dizileri de rüzgar yükleme simülasyonlarından faydalanır, hasar vermeden aşırı gustlere karşı dayanıklıdırlar.

Doğru Simülasyonlar için En İyi Uygulamalar

NX aerodinamik simülasyonlardan güvenilir sonuçlar elde etmek için mühendisler aşağıdaki en iyi uygulamaları benimsemelidir:

  • [FONT:0)Geometry Cleanliness:[DD) Akışı etkilemeden son derece iyi bir ağ gerektirecek tüm gereksiz ayrıntıları ortadan kaldırır.Küçük delikler, propostlar ve damgalar bastırmak için NX'in yenilgi araçları kullanın. Ancak, akışları etkileyen özellikleri tut.
  • Mesh Bağımsızlık: En az üç ağ daha rafinerisi gerçekleştirin - coarse, orta, iyi - ve bütünleşik güçleri karşılaştırın (lift, sürüklenme) Çözüm bir değere kadar olmalıdır; son ağ arasındaki farkın negable olduğu düşünülmelidir (örneğin, <% 2).
  • Boundary Katman Çözümü: Duvardaki y+ değerlerin, kanallama modelinin gereklilikleriyle karşılaştırılması. düşük-Re modelleri (k- ⁇ SST, Spalart-Allmaras), hedef y+ < 1. Yüksek-Re duvar işlevleri için, y+ sınır tabakaları veya sınır tabakalarını doğru bir şekilde yakalamak için 30 ve 300 arasında olmalıdır.
  • [FONT:0] Benchmarks'a Karşı Güncel: Mümkün olduğunda, mevcut deneysel verilerle simülasyon sonuçları karşılaştırır, örneğin NASA Common Research Model (CRM) havayolu şekilleri için DrivAer modeli için.Bu, devre dışı ayarlar ve modelleme seçeneklerine güven oluşturur.
  • [FONT:0)Monitor Convergence Carely:[Dönetici: 0 ) Çözüm yalnızca mevcut eşikleri güvenmiyor. Track güç katları (Cl, Cd) ve son birkaç yüz iterasyonları üzerinde stabilize olduklarını kontrol edin. Ayrıca, çözümün fiziksel olarak tutarlı olmasını sağlamak için dengesizlikleri inceler.
  • [FONT=0) Uygulamalı Turbulence Modeller: [Dön Ayrılık ile aerodinamik akışlar için, SST k- ⁇ modeli doğruluk ve sağlamlık arasında iyi bir denge sunar. yüksek arsada (örneğin, yüksek arsada) DES veya LES dikkate alınır.

Dış Kaynaklar ve Daha Fazla Okuma

Rüzgar tüneli ve aerodinamik simülasyonlar için NX kullanımınızı derinleştirmek için aşağıdaki yazara danışın:

  • [FONT:0]Siemens NX Ürün Sayfası[Döntilmiş: 1) Özelliğe sahip resmi site, vaka çalışmaları ve teknik belgeler.
  • [FONT=0)Simcenter FLOEFD) - Hızlı aerodinamik simülasyon için NX ile entegre edilen CAD-embedded CFD aracı.
  • [FONTA Turbulence Modeling Resource) - Standart geçerlilik vakaları ve önerilen türbülans model kurulumları.
  • [FONT:0]Siemens Community & Support[Döntilmişler: Forum tartışmaları ve en iyi uygulamalar için temel makaleler.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

NX, rüzgar tüneli ve aerodinamik simülasyonlar için sağlam, entegre bir platform sağlar, tasarım ve analiz arasındaki boşlukları gider. Güçlü CAD, ağ nesli, CFD çözücü ve optimizasyon araçları, mühendisler, dijital aerodinamik gelişimdeki fiziksel prototipleme konusunda dramatik bir şekilde bağımlılık azaltılırken, her şeyden önce, gerekli olan herhangi bir organizasyon için gerekli olan bir organizasyon için, maliyet tasarrufu sağlar ve gelişmiş araç ve bileşen performansına ulaşır.