La simulación CFD se refiere a la simulación numérica de flujos, siendo CFD la abreviatura de "Computational Fluid Dynamics". El objetivo de este método de simulación es imitar computacionalmente flujos y patrones de flujo. De este modo, es posible visualizar y analizar las trayectorias y progresiones del flujo sin realizar una medición real del mismo. Además, con la ayuda de una simulación CFD se pueden entender mejor los flujos y, sobre todo, optimizar los componentes y sistemas.
Además, con la ayuda de una simulación CFD, puede comprender mejor los flujos y, sobre todo, la funcionalidad y el rendimiento ya en la fase de diseño y encontrar las regiones críticas. De este modo, se consumen menos recursos incluso antes de que se produzcan los costes de fabricación y se optimizan los componentes y sistemas.
En comparación con una medición del flujo, una simulación del mismo es
- más rápido
- más rentable y
- no requiere ninguna precaución de seguridad.
La simulación numérica del flujo es, sobre todo, una importante herramienta de desarrollo si la medición es demasiado larga, costosa o no es posible por razones de seguridad. Además, el beneficio se refiere al consumo de energía de cualquier equipo técnico y vehículos que tengan gas, aire o líquidos fluyendo alrededor o a través de ellos. Por ejemplo, el consumo de energía de un coche, un turbocompresor, una bomba, una tubería o una aspiradora depende directamente de las pérdidas de flujo o presión. La causa de una pérdida de flujo o de presión es la separación de flujo, también llamada recirculación. Éstas son causadas, entre otras cosas, por los elementos componentes que se encuentran en la guía del flujo y las desviaciones bruscas, así como en las expansiones de la sección transversal no estables. Con una simulación CFD, puede descubrir y minimizar los patrones de flujo desfavorables en las primeras fases del proceso de desarrollo. Una simulación CFD es, por tanto, una herramienta para optimizar los componentes y sistemas de conducción de flujos de forma específica y, sobre todo, para diseñarlos de forma energéticamente eficiente.
¿Qué es una simulación CFD? - Breve información matemática
Aunque los flujos y los fenómenos relacionados pueden describirse con ecuaciones diferenciales, no pueden resolverse analíticamente (salvo en algunos casos especiales). La mecánica de fluidos numérica utiliza varias ecuaciones de modelos matemático-físicos para lograr una solución de flujo técnicamente utilizable mediante el cálculo aproximado de las ecuaciones. Las ecuaciones modelo más utilizadas son, por ejemplo, las ecuaciones de Navier-Stokes, las ecuaciones de Euler, las ecuaciones de Stokes y las ecuaciones de potencial.
¿Qué es la simulación de flujo? - Los campos de aplicación
Los retos de la mecánica de fluidos incluyen problemas omnipresentes relacionados con la caída de presión, la distribución uniforme y la transferencia de calor en sistemas complejos, así como el consumo de energía. La simulación CFD también suele aplicarse a los flujos de fluidos, gases y materiales a granel. Además, las ventajas de la simulación de flujos se extienden a diversos sectores, productos y procesos. Ejemplos de ello son
- Flujo alrededor de vehículos, misiles, cascos de barcos
- Refrigeración del motor, refrigeración de la batería
- Aire acondicionado del coche
- Inhaladores médicos, filtros
- Intercambiador de calor
- Mezclador
- Aspiradora, boquillas para aspiradoras
- Diseño y optimización de bombas
- Aerodinámica de cascos, bicicletas y fijaciones de esquí
- Quemadores, hornos, calderas de presión, postratamiento de gases de combustión
En estas páginas también aprenderá, cómo puede acelerar y optimizar su proceso de desarrollo de productos con la ayuda de simulaciones CFD.
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