Elomatic Logo

Visions of Tomorrow – Engineered Today

World map
Rakenneanalyysi

Virtauslaskenta (CFD)

Virtauslaskenta on tieteenala, jossa tutkitaan nesteen tai kaasun virtausta sekä lämmön- ja massansiirtoa.

Parempia tuotteita

Nykyään monenmoisia laitteita käytetään helpottamaan ja parantamaan arkea sekä luomaan turvallinen elinympäristö. Mallintamalla voidaan varmistaa näiden laitteiden toimivuus ja optimaalinen suorituskyky.

Virtauslaskennan avulla voi testata villejäkin ideoita ilman, että pitää rakentaa useita prototyyppejä. Tämä säästää aikaa ja energiaa, jolloin optimoitu lopputuote on ympäristöystävällisempi.

Pitkät tuotantokatkokset voidaan välttää käyttämällä tietokoneavusteisia menetelmiä ongelmanratkaisuun. Yleensä virhetilanteita ei edes tapahdu, kun niihin on valmistauduttu simuloimalla!

Säästää rahaa ja aikaa

Kaikki edellä mainittu tuo merkittäviä säästöjä niin taloudellisesti kuin ajassakin mitattuna. Analyysit lisäävät myös tietoa tutkittavasta laitteesta tai prosessista, jolloin lopputuloksena on toimiva, turvallinen ja ympäristöystävällinen tuote.


Virtauslaskentaan liittyviä artikkeleita:

Simulointien sovelluskohteita ovat esimerkiksi

  • Tutkimus ja tuotekehitys
  • Konseptien kehittely
  • Luokittelu
  • Optimointi
  • Ergonomian parantaminen
  • Miellyttävien asuin- ja työskentelyolosuhteiden varmistaminen
  • Riskianalyysit
  • Päästöjen hillitseminen
  • Energiatehokkuuslaskennat
  • Ongelmaratkaisu
  • Asiakaspalvelu
  •  

Teknisen laskennan edut:

  • Tuotekehitykseen käytettävien resurssien ja  ajan säästö
  • Valmistus- ja elinkaarikulujen pieneneminen
  • Vähäisempi prototyyppien tarve
  • Mahdollisuus vertailla eri vaihtoehtoja
  • Suorituskyvyn helppo arviointi
  • Vaivaton ongelmanratkaisu
  • Luotettavammat rakenteet
  • Tehokas päätöksenteon apuväline
  • Parantaa ympäristöystävällisyyttä
  • Lisää tietoa lopputuotteesta tai -prosessista

Suorituskyky ja hydrodynamiikka

Suurin osa laivan tehosta kuluu propulsion tuottoon, jota tarvitaan kompensoimaan laivan rungon kulkuvastusta merellä. Jos kulkuvastusta voidaan pienentää, saavutetaan huimia säästöjä!

Lue lisää: Suorituskyky

Turvallisuus ja mukavuus

Laivan ulkokansien tuuliolosuhteilla on suuri merkitys risteilymatkustajien kokemuksiin laivalla. Tuuliolosuhteiden parantamiseksi voidaan hakea erilaisia ratkaisuvaihtoehtoja simulointien avulla. Vaarallisia tapaturmia, kuten tulipaloja tai kaasuvuotoja, voi sattua laivassa sisällä. Erilaisia tapaturmatilanteita voidaan mallintaa sekä selvittää mahdolliset vaaranpaikat jo etukäteen ja muokata niistä turvallisempia.

Lue lisää: Turvallisuus ja mukavuus

Voimalaitokset

Energiateollisuudessa virtauslaskennasta on paljon hyötyä. Simulointeja käytetään säännöllisesti paitsi voimalaitosten suunnittelussa myös niiden korjaamisessa ja ongelmanratkaisussa sekä alaan liittyvässä tutkimuksessa ja tuotekehityksessä. Laskentojen avulla voidaan säästeliäästi tutkia prosesseja, jotka ovat kalliita tai jopa mahdottomia mitata perinteisin menetelmin. Voimalaitoksesta voidaan simuloida kaikkea polttoaineen käsittelystä aina savukaasujen leviämiseen.

Lue lisää: Voimalaitokset

Ilmailu ja kevytrakenteet

Kaupallisten ohjelmistojen lisäksi Elomaticilla on käytössään oma virtauslaskentakoodi, jota käytetään silloin, kun vaaditaan erityistä tarkkuutta. Ylpeä tiimimme onkin ilmailu- ja kevytrakennetutkimuksessa suomalaista huippua. Pitkä yhteistyö Suomen Ilmavoimien kanssa on ryydittänyt analyysimenetelmien jatkuvaa kehittämistä. Erityisesti oma koodimme FINFLO® näyttelee merkittävää roolia Ilmavoimien hävittäjälentokoneiden analyyseissä.

FINFLO®-ratkaisija perustuu useisiin DES-menetelmiin, joissa vain rajakerros on Reynolds-keskiarvotettu. Muualla käytetään suurten pyörteiden menetelmää (LES). DES-menetelmiä käytetään nykyään laajalti ajasta riippuvissa simuloinneissa FINFLO®-koodilla. Alun perin FINFLO® kehitettiinkin ratkaisemaan juuri monimutkaisia hävittäjälentokoneen virtausilmiöitä. Myöhemmin koodia on kehitetty edelleen, ja se nykyään soveltuu useiden erilaisten kavitoivien virtausten ratkaisuun.

Aerodynaamiset sovellukset ovat haastavia verrattuna moneen teolliseen sovellukseen, sillä kitkavastus eli myös rajakerros on ratkaistava tarkasti. On helpompi luottaa laajalti validoidun oman koodin antamiin tuloksiin kuin kaupalliseen koodiin. Oma koodi mahdollistaa myös tapauskohtaiset muokkaukset tarvittaessa.

Lue lisää: FINFLO®

Toteutettavuus

Varmista, että uudet ideat ovat turvallisia ja tuottavat riittävän suorituskyvyn, oli kyseessä sitten uusi laiva tai jälkiasennus. Toteutettavuuslaskennat sisältävät mm. erilaisten konseptien vertailun sekä merenkäynti- ja ohjaussimuloinnit.

Lue lisää: Riskianalyysit

Lämmitys, ilmanvaihto ja ilmastointi sekä ympäristöanalyysit

Lämmitystä, ilmanvaihtoa ja ilmastointia voidaan tutkia tehokkaasti virtauslaskennan avulla, jolloin pystytään optimoimaan energiankulutusta, pienentämään ilman viipymäaikaa tai vaikkapa selvittämään tulipalon palokaasujen kulkeutumista. Usein laskentojen avulla varmistetaan, että suunniteltu lämmitys- ja ilmanvaihtojärjestelmä on riittävä julkisten tilojen kuten koulujen, kirjastojen, teattereiden, ostoskeskusten ja sairaaloiden tarpeisiin.

Ympäristöanalyyseja taas tarvitaan useimmiten virallisten määräysten täyttämiseksi. Räjähdykset ja kemikaalivuodot ovat esimerkkejä vaarallisista tapaturmista, joissa voidaan simuloimalla selvittää kaasujen leviäminen ja äänen kulkeutuminen sekä riittävät turvaetäisyydet vaarallisista kohteista.

Lue lisää

Kemianteollisuus

Kemianteollisuuden simuloinneissa pyritään yleisimmin parantamaan sekoittumista sekä massan- ja lämmönsiirtoa ja erottumista. Tarvittaessa myös kemialliset reaktiot halutulla tarkkuudella voidaan huomioida. Usein juuri massansiirto, partikkelien erottuminen, kuplien nousunopeus, faasimuutos ja lämmönsiirto näyttelevät tärkeää roolia prosessin tehokkuudessa. Näissä simuloinneissa vaaditaan sovellusosaamista sekä taitoa yksinkertaistaa monimutkaisia ilmiöitä.

Palvelumme sisältävät:

  • Sekoitussäiliöt
  • Veden käsittely
  • Kemialliset reaktorit
  • Erotusmenetelmät
  • Painepurkaukset
  • Reaktiolämmön leviäminen ja lämmönvaihtimet
  • Monifaasisimuloinnit ja faasimuutokset

Pyörivät koneet

Pyörivien koneiden osaamisemme ulottuu puhaltimista pumppuihin ja niiden virtauslaskenta-analyyseihin, mutta myös näiden suunnitteluun ja lujuuslaskentaan. Jos virtausaineen ominaisuudet ovat tiedossa, se voidaan mallintaa – siis myös epä-Newtonilaiset virtausaineet. Palvelumme sisältävät olemassa olevien laitteiden optimoinnin tai kokonaan uuden laitteen suunnittelun nollasta. Turbolaitteiden ja kompressorien asiantuntemus on aina ollut oleellinen osa toimintaamme.

Esimerkkejä palveluistamme:

  • Puhaltimet (kaikki tyypit)
  • Turbiinit (kaikki tyypit)
  • Kompressorit, kaikki tyypit (mukaan lukien turbot)
  • Pumput, kaikki tyypit (mukaan lukien kaikki virtausaineet)
  • Propellerit ja propulsiolaitteet

Paperiteollisuus

Paperikoneiden ja niiden oheislaitteiden mallinnus on ollut jo pitkään yksi Elomaticin vahvuusalueista. Todellista paperikonetta kuvaamaan on kehitetty erityisiä malleja, joita käytetään vaativissa tutkimus- ja tuotekehitysprojekteissa.

Esimerkkejä palveluistamme:

  • Massanvalmistus, sekoittuminen myös epä-Newtonisten virtausaineiden kanssa
  • Virtauksen ja rakenteen vuorovaikutus mukaan lukien massan- ja lämmönsiirto viiran, rainan ja  ympäröivän ilman välillä
  • Yksityiskohtainen viiran mallinnus, jonka tuloksia voidaan käyttää täyden skaalan simuloinneissa

Elektroniikan jäähdytys

Elektroniikan jäähdytys on ollut merkittävä osa toimintaamme jo yli 15 vuoden ajan. Meillä on valtavasti kokemusta erilaisista laitteista sekä jäähdytysratkaisuista. Yksityiskohtaisen komponentin tai suurempien yksikköjen kuten vaikkapa palvelin- ja verkkokaappien simulointi on nopeaa ja hyvin luotettavaa. Kaikki lämmönsiirron ilmiöt eli konvektio, johtuminen ja säteily huomioidaan, ja tarvittaessa myös aineensiirto, lämmön aikaansaamat epämuodostumat sekä räjähdykset voidaan mallintaa.

Esimerkkejä palveluistamme:

  • Standardisoidut ja yksityiskohtaiset yksittäisten komponenttien simuloinnit
  • Tarkasta piirikorttien lämpölaskennat sisältäen kuparikerrokset
  • Nestejäähdytys
  • Jäähdytyselementtien simulointi ja optimointi
  • Yksityiskohtainen puhaltimien simulointi ja linkittäminen paikalliseen lämpötilaan ja puhallinkäyrään
  • Kokonaisten laitteiden mallintaminen, esimerkkeinä tukiasemat, palvelimet, taajuusmuuttajat ja käsityökalut
  • Useiden laitteiden yhtäaikainen mallinnus, esimerkkeinä palvelin- ja verkkokaapit tai kokonaiset datasalit
  • Rakenteen lämpöjännitysten laskenta ja lämmöstä johtuvat epämuodostumat

Akustiikka

Elomaticilla on paljon kokoemusta akustiikasta ja melulaskennoista, mukaan lukien melun muodostus ja eteneminen.

Esimerkkejä palveluistamme:

  • Vaihdemelu
  • Puhallinmelu
  • Ajoneuvohyttien melu
  • Vedenalainen akustiikka
  • Virtauksen aikaansaama melu
  • Ympäristösäädösten noudattaminen

Melun etenemisen simuloinnissa käytetään sekä matalataajuuksisia (FEM-menetelmät) että korkeataajuuksisia (SEA-menetelmät) analyysejä.

Matemaattinen mallinnus

Aina ei ole mahdollista käyttää kaupallista koodia. Etenkin monimutkaisten prosessien ja keihäänkärkiteknologioiden simuloinnissa tarvitaan yleensä paljon laskentakapasiteettia ja erityisiä malleja. Tällöin kustomoitu, osin kokemukseen pohjautuva mallinnustapa voi vähentää taakkaa merkittävästi tehden laskennasta jälleen myös taloudellisesti kannattavaa.

Elomaticilla meillä on mahdollista käyttää olemassa olevia kustomoituja malleja, tehdä käyttöliittymiä tai jopa koodata kokonaan uusia fysikaalisia ilmiöitä. Jokapäiväisiä työkalujamme ovat C++, FORTRAN ja MATLAB. Matemaattiset mallimme ovat usein joko osa kaupallista koodia tai omaa koodiamme FINFLO®:ta. Meillä on myös valtavasti osaamista käyttäjän omien koodien (UDF) lisäämisestä ANSYS Fluent -ohjelmistoon.

 

Kontaktihenkilöt

Contact Us

Kenneth Eriksson

Sales Manager, Technology Solutions, CFD

gsm: +358 40 900 4595
Puh. +358 2 412 4134
email: kenneth.eriksson@elomatic.com