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Simulazione fluidodinamica computazionale: trend e opportunità

Pubblicato da Nicola Cafariello il 29 giugno 2022 | 🕓 Tempo di lettura: 5 minuti

fluidodinamica computazionale

Nell’ambito della progettazione industriale, ci si sta orientando verso l’integrazione di processi e strumenti digitali, che permettono di caratterizzare opportunamente i componenti e simularne le prestazioni.

La scelta di affidarsi ad ambienti di testing virtuale risponde ai cambiamenti radicali che stanno coinvolgendo sistemi e tecnologie. La ricca presenza di competitor sul mercato e la sempre più accentuata complessità dei prodotti impongono un approccio proattivo, capace di cogliere i trend e le opportunità future.

Continua la lettura per scoprire cosa puoi ottenere con la simulazione fluidodinamica computazionale.

Simulazione fluidodinamica computazionale: cosa significa?

Gli strumenti di simulazione fluidodinamica computazionale permettono di creare un ambiente nel quale riprodurre condizioni e leggi fisiche di fluidi, in stato liquido o gassoso.

Con questa tecnologia di supporto alla progettazione, è possibile investigare diverse grandezze tipiche che ne definiscono il comportamento del componente dal punto di vista fluidodinamamico che riguardano, tra gli altri:

  • pressione
  • temperatura
  • scambi di massa ed energia
  • reazioni chimiche

Le previsioni metereologiche sono tra le prime scienze ad aver fatto uso della fluidodinamica computazionale – disciplina che, oggi, ora apre a business e opportunità sempre diverse.

Ambiti di applicazione della simulazione fluidodinamica computazionale

La simulazione del moto dei fluidi – e delle condizioni correlate – è indispensabile per raggiungere l’innovazione di prodotto e di processo; questa scienza coinvolge molti settori industriali, favorendo l’acquisizione di conoscenze e informazioni specifiche, già nelle prime fasi di design del prodotto.

Come per qualunque strumento di simulazione, anche la fluidodinamica computazionale (conosciuta con l’acronimo CFD o Computational Fluid Dynamics) aiuta a identificare sfide e criticità, guidando lo sviluppo prodotto in una direzione di miglioramento, basata su solidi criteri scientifici. L’ampia visibilità sui dettagli delle prestazioni del modello contribuisce a ridurre tempi e costi di produzione, incrementando l’efficienza e il posizionamento sul mercato.

Anche la qualità del prodotto sviluppato ne trae beneficio, con un evidente impatto positivo per la reputazione e la capacità di distinguersi dai competitor.

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La fluidodinamica computazionale coinvolge molti settori industriali, che possono cogliere imperdibili benefici dagli strumenti più completi e integrati. Ecco alcuni esempi pratici.

Settore energetico e oil&gas

Le condizioni che generano scambio termico sono infinite; il passaggio di calore tra fluidi di diverse temperature interessa molti fenomeni e processi industriali che richiedono, quindi, strumenti all’avanguardia. Quest’ultimi - ne sono un esempio la caldaia di casa o il radiatore dell’auto - devono poter garantire lo scambio termico senza compromettere prestazioni o portare a uno spreco incontrollato di risorse.

Strumenti di simulazione fluidodinamica permettono di indagare i fenomeni nel settore oil&gas, guidando lo sviluppo e la progettazione sia dei singoli componenti, che dell’impianto petrolifero nel suo complesso. In particolare, l’analisi delle condizioni dei fluidi consente di studiare il trasferimento di calore, le variazioni di pressione tra i componenti e i fenomeni termoidraulici, offrendo informazioni preziose e utili alla realizzazione di valvole e tubazioni, ad esempio.

In questo ambito, la simulazione virtuale aiuta sia a verificare il funzionamento dell’impianto in tutte le sue parti – indispensabile in un settore fortemente condizionato da normative severe - sia di minimizzare i costi per la realizzazione di stress test e prove di funzionamento. La possibilità di ricreare diversi scenari di iterazione e funzionamento tramite software è la leva strategica per velocizzare i collaudi, rendendo gli impianti sicuri e performanti.

Idraulica

L’efficientamento energetico e l’ottimizzazione delle risorse sono obiettivi concreti per l’Unione Europea che, negli anni, ha messo in campo iniziative ambiziose per regolamentare i prodotti energivori.

Le Leggi e direttive approvate a livello comunitario hanno stabilito un preciso livello di efficienza energetica dei nuovi prodotti immessi sul mercato, imponendo la non commerciabilità di quelli che, al contrario, non possono soddisfare questi requisiti.

La ricerca e lo sviluppo in questo settore devono, quindi, allinearsi a normative sempre più stringenti e conformi a una strategia produttiva sostenibile e responsabile. Applicare la disciplina della fluidodinamica computazionale attraverso software best in class si rivela la chiave per cogliere nuovi trend e opportunità dalla progettazione. Con strumenti di analisi come Ansys CFD è possibile simulare, in ambiente virtuale, turbomacchine in genere, quali pompe idrauliche, turbine, impianti e molto altro.

Sistemi antincendio

L’evoluzione tecnologica coinvolge anche progetti che riguardano la sicurezza e la prevenzione incendi. A seconda della specificità della progettazione, è possibile ottenere informazioni su temperatura, smoke visibility e capacità di mantenere l’integrità dei componenti.

Nell’ambito della simulazione antincendio, è possibile studiare le modalità con cui il fuoco si propaga, ma non solo; con gli strumenti di analisi è possibile anche verificare l’efficacia degli impianti sprinkler.

Inoltre, software come Ansys CFD permettono di valutare comportamento, prestazioni e caratteristiche dei sistemi di ventilazione; queste informazioni offrono un quadro completo sulle prestazioni guidando, così, l’esecuzione di test sulla movimentazione dell’aria e la concentrazione di anidride carbonica nell’ambiente, ad esempio.

Valvola CFD

Opportunità della fludodinamica computazionale

I software di simulazione CFD offrono un’importante capacità di calcolo che favorisce risultati accurati e precisi, il tutto con tempi e risorse molto spesso vantaggiosi rispetto a quelle necessarie alle tecniche tradizionali.

L’opportunità più importante di integrare soluzioni avanzate è il raggiungimento del progresso nell’ambito dello sviluppo prodotto che si concretizza in:

  • prodotti affidabili e sicuri
  • maggior efficienza
  • riduzione dei costi

Le soluzioni Ansys CFD permettono di abbattere gli errori in fase di progettazione e raggiungere in breve tempo gli obiettivi di business.

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Argomenti: CFD, simulazione virtuale, sviluppo prodotto, ansys