Particle Works

» Produkty » Oprogramowanie uzupełniające » Particle Works

ParticleWorks – Moving Particle Simulation

Particleworks jest kolejnym, po Rocky DEM produktem w naszym portfolio wykorzystującym metodę bezsiatkową, tym razem do modelowania zachowania płynu. Wykorzystane podejście MPS (Moving Particle Simulation) zakłada dyskretyzację samego płynu (nie całej domeny), za pomocą sferycznych cząstek. Mamy tu więc znacznie mniejszą ilość elementów wynikającą z braku konieczności dyskretyzowania nieinteresującego nas obszaru. Można tego dokonać poprzez zaniechanie oddziaływania lżejszego i mniej lepkiego ośrodka na badaną ciecz (np. powietrza na wodę, olej itp.). W przypadku, gdy jest konieczne uwzględnienie takiego oddziaływania (np. wypieranie powietrza z formy), oczywiście istnieje możliwość przeprowadzenia symulacji wielofazowej. Różnica między metodą objętości skończonych a metodą ruchomych cząstek w kontekście dyskretyzacji modelu została przedstawiona na poniższej grafice:

 

Metoda MPS:

Metoda CFD:

W przypadku, gdy analizowany jest dodatkowo przepływ ciepła wewnątrz ciał stałych, wymagana jest również ich dyskretyzacja. Odbywa się to identycznie jak w przypadku płynu, z tą różnicą, że cząstki te nie mają możliwości ruchu.

Zastosowanie metody MPS

Particleworks ma zastosowanie wszędzie tam, gdzie klasyczne podejście CFD okazuje się problematyczne lub niemożliwe w zastosowaniu, to znaczy wszędzie tam gdzie modelowanie powierzchni swobodnej jest trudne lub niemożliwe ze względu na wykonalność (gęstość siatki). Program ten został napisany do celów modelowania smarowania przekładni zębatych ale z sukcesami radzi sobie z zagadnieniami chlapania, rozbryzgów, mieszania, modelowania cieczy nienewtonowskich i wielu innych. Jako wynik uzyskujemy wszystko to, co oferuje klasyczne podejście CFD a dodatkowo mamy możliwość generacji powierzchni swobodnej (i eksport jako plik STL) oraz powierzchni zwilżanej.

Mieszalniki

Klasyczne symulacje CFD mieszalników jest szczególnie trudna gdy w grę wchodzi optymalizacja lub weryfikacja wielu wariantów geometrycznych. W symulacji CFD takie symulacje muszą być prowadzone z małym krokiem czasowym w stosunkowo długim okresie co powoduje, że czas oczekiwania na wyniki dodatkowo się wydłuża. W Particleworks takie symulacje są nie tylko szybkie ale również bardzo dokładne. Poniżej pokazane jest porównanie mieszalnika przed i po optymalizacji:

Symulacje procesowe

Innym przykładem gdzie Particleworks doskonale prezentuje swoje możliwości są symulacje procesowe. Particleworks umożliwia  wykorzystanie modelu cieczy nienewtonowskiej oraz uzależnienia lepkości od innych parametrów (np. temperatura). Poniżej znajduje się przykład optymalizacji przepływu płynu do prania w instalacji dozującej:

Smarowanie przekładni

Coś co zasługuje na szczególną uwagę to symulacja rozbryzgu oleju, smarowania itp. zjawisk w przekładniach. Wykonywanie takich symulacji standardową metodą jest jest tak kosztowne (czasochłonne przygotowanie geometrii, ustawienie symulacji, postprocessing), że w większości przypadków uchwycony jest jedynie bardzo krótki wycinek czasu pracy danego mechanizmu. Particleworks jest dla nas kluczowym rozwiązaniem w tego typu symulacjach. Poniżej znajduje się przykładowa symulacja smarowania w przekładni:

Podsumowanie

Przedstawione wyżej przykłady to tylko mały wycinek możliwości Particleworks.

ParticleWorks skraca do minimum czas pre-processingu. Użytkownik nie skupia się tutaj na utworzeniu poprawnej geometrii, przewidywania obszaru wystąpienia powierzchni swobodnej w celu zagęszczenia siatki itp. Powierzchnia ta jest tu modelowana z równą dokładnością w całej domenie i jej rozdzielczość zależna jest jedynie od rozmiaru cząstek, którymi został dyskretyzowany płyn. Zamiast tego użytkownik skupia się tu na samej fizyce badanego zjawiska. Dodatkowo, wykorzystując do obliczeń kartę graficzną, mamy możliwość znacznego przyspieszenia samego rozwiązania zadania. Co więcej, użytkownik ma możliwość wykorzystania czasu obliczeń na wstępny post-processing. W związku z tym, przy wykorzystaniu Particleworks, czas pracy inżyniera jest zagospodarowany możliwie najwydajniej.

MESco wykonuje zlecenia z wykorzystaniem oprogramwoania ParticleWorks, prowadzimy też szkolenia i wdrażamy to oprogramowanie u Klientów.