CFD (HAD) Analizleri-Otomotiv


CFD (HAD) Nedir?

 CFD (Computational Fluid Dynamics) veya Türkçe kullanışı ile HAD (Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği), temel olarak akışkan davranışının etkili olduğu problemlerin, sayısal metot ve algoritmalar ile biilgisayar üzerinde çözülerek analiz edildiği, akışkanlar mekaniğinin bir koludur.

Otomotiv endüstrisinden, uzay ve havacılığa, elektronikten, çevre, enerji ve medikal uygulamalarına kadar geniş bir kullanım sahası olan CFD, özet olarak aşağıdaki kavram ve olaylarla ilgili bizlere detaylı bilgi sağlayabilir;

  • Kararlı rejim veya zamana bağlı akışkan davranışları
  • Basınç, hız ve sıcaklık dağılımları
  • Isı transferi
  • Tek ve çok fazlı akışlar
  • Sabit yoğunluklu ve sıkıştırılabilir akışkanlar
  • Turbomakinalar
  • Tanecik ve duman dağılımları

 Neden CFD (HAD) ?

CFD (Computational Fluid Dynamics) veya Türkçe kullanışı ile HAD (Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği), günümüzde mühendisler ve bilim adamları için, akış çözümlemelerinde vazgeçilmez bir araç haline gelmiştir. Bu popülerliğin altında CFD’nin sağladığı bir dizi kıymetli avantaj yatmaktadır. CFD’nin öne çıkan avantajlarından bazıları aşağıdaki gibi özetlenebilir;

  • Klasik deneylerde kullanabileceğiniz ölçüm cihazları ve sensörler sınırlıdır. Oysa bir CFD analizinde, kullandığınız sayısal ağ elemanı kadar -çoğunlukla milyonlarca- ölçüm elemanınız vardır ve veri dağılımlarını, deneylerdeki gibi sadece ayrık veriler halinde değil, gradyenler olarak geniş bir alanda görebilirsiniz.
  • CFD ile gözlemlenmesi tehlikeli veya ulaşılamaz bölgelerdeki akışkan davranışlarını inceleyebilirsiniz. Örneğin; bir yanma odasının içi ya da pompa, türbin gibi turbomakinaların yüksek hızlı kanatlarının arasındaki akış gibi durumlar CFD ile rahatlıkla görselleştirilebilir.
  • CFD, bir anlamda, bilgisayar üzerindeki esnek deney laboratuvarıdır. Doğrudan CAD datası ile çalışabilir, tasarımcı ve analizcilere sanal prototipler üzerinde deney yapma olanağı tanır. Örneğin; yeni tasarlanan bir otomobilin aerodinamik özelliklerini incelemek ve optimize etmek için yüzlerce protip üretmenize gerek kalmaz, ya da bir fan tasarım optimizasyonu için birbirinden küçük farkları olan onlarca çark prototipi üretilmeden, testler bilgisayar ortamında gerçekleştirilebilir ve sadece en iyi sonuç veren tasarımlar üretim için seçilebilir. Bu da size, günümüz rekabet koşullarında çok önemli olan zaman ve maliyet avantajını sağlar.

Otomotiv Sanayinde genel olarak aşağıda ki CFD analizleri kullanılır.

Araç Aerodinamiği CFD Analizi

car0

Bir aracın aerodinamik performansını karakterize etmek için CL(taşıma katsayısı)ve CD(sürükleme katsayısı) kullanılır. Bu katsayılar genellikle rüzgar tüneli testleri sayesinde belirlenebilir. Yine de, SC/Tetra’nın aerodinamik performans hesaplamada deneysel verilere göre minimum hata ile sonuç verdiği kanıtlanmıştır. SC/Tetra yüksek akort gerektiren hassas gövde altı (underbody) detaylarının ve borularının modellenmesini minimum bellek sarfiyatı ile gerçekleştirebilir. Cradle yazılımı SC/Tetra’nın doğruluğunun ve kabiliyetlerinin sürekli geliştirilmesi için hizmet sunmaktadır. Şirket ayrıca müşterilerine kompleks ve üst seviyede simülasyon sunumu kullanarak teknik destek de sağlamaktadır.

Yolcu Konforu Analizi

defroster_A2Araç aerodinamiğine ek olarak, araç içi iklimlendirme kontrol sisteminin optimizasyonu da önemli bir CFD uygulamasıdır. Uygulamalar: iç ısıtma ve soğutma (solar radyasyon da içeren) ve ön camın buzlanmasını ve buğulanmasını önleme. SC/Tetra yüksek komplekslikteki geometrileri gelişmiş ve güçlü grid oluşturucu ve düşük bellek sarfiyatı ile çözme kabiliyetine sahiptir. Ek olarak, SC/Tetra, kullanıcı konforunun hesaplanması için tam bağlaşımlı insan vücudu ”thermoregulatory” modeli çalıştıran eşsiz bir yeteneğe sahiptir. Bu model detaylı insan damar sistemi ve kişisel psikolojik etkenleri göz önünde bulundurmaktadır.

Klima Sistemi ve Havalandırma Kanalı

01_defroster_1

SC/Tetra klima sistemi ve havalandırma kanallarının tasarlanmasında kullanılabilmektedir. CFD, alanın oldukça kısıtlı olduğu bölgelerde tasarım optimizasyonuna izin vererek dengeli hava dağılımının verimli bir şekilde gerçekleştirilmesine imkan tanımaktadır.

 

Motor Soğutma (Underhood) CFD Analizi

engine

Motor bölmesinin havalandırması, radyatör soğutma performansı gibi, önemli bir CFD uygulamasıdır. SC/Tetra motor, radyatör fanı, aksesuar ve araç gövde altı detaylarını içeren yüksek kompleksliğe sahip geometrik modellerin tam doğru hesaplanması için uygundur. Bu analizler, radyatörde meydana gelen basınç azalmalarını hesaplamalarını içerebilir.

Dikiz Aynası CFD Analizi

00_Side_view_mirror_2

CFD, araç aerodinamiği benzetimine ek olarak, ortalama aerodinamiği etkileyen her bir araç parçasının şekil optimizasyonu için de kullanılır. Yan aynalar buna örnek olarak gösterilebilir. Yan aynalar, uygun görünümleri yansıtacak pozisyonda bulunma, sürükleme ve su damlalarının ayna yüzeyine sıçramasını minimize etme ve aerodinamik yüklenmenin ürettiği akustik gürültüyü minimize etme gibi bir takım tasarım kriterlerini sağlamalıdır.  SC/Tetra, kısa bir sürede birbirinde farklı tasarım konseptlerini geliştirebilmektedir.

Manifold Analizi

02_manifold_1

Hava alığı ve egzoz “manifoldlarının” performansının simülasyonu genellikle ilk olarak daimi durumlar için uniform basınç dağılımını sağlayacak bir şekilde uygulanır. Daimi olmayan durumların analizleri ise tersine akışların varlığını belirlemek için kullanılır.  İç akış simulasyonuna ek olarak, egzoz manifold doğru malzeme seçimi ve malzeme kalınlığını sağlayacak şekilde ısısal olarak simule edilmelidir.

 

Isı Dönüştürücüsü (Radyatör, Intercooler, Yağ Soğutucusu, Su Zarfı (Water Jacket))

03_radiator_3

Örneğin radyatör gibi bir ısı dönüştürücüsünün CFD benzetimi genellikle hava ve su/soğutucu gibi iki akışkanı kullanarak analiz gerçekleştirebilir. CFD ısı dönüştürücüsünün verimini hesaplamak için kullanılır –ki bu verim duvardaki hızın doğrudan bir fonksiyonudur. CFD aynı zamanda soğutucu akışının ısı dönüştürücü içerisinde uniform olup olmadığını da belirleyebilir.

 

Motor Valfi

08_port_3

Motor valfı analizi için “swirl” ve/veya “tumble” oranları yanma ve emisyonu büyük ölçüde etkileyen önemli yakıt karışım parametreleridir. SC/Tetra alık ve egzoz valfının tasarım geometrilerinin hesaplanması ve optimize edilmesinde kullanılır.

 

Tork Dönüştürücüsü

tc

Döner pallerin oluşturduğu toplam torku ve basınç dağılımını hesaplamak için SC/Tetra kullanılarak otomatik transmisyon tork dönüştürücüsü tasarımları optimize edilebilir

 

 

Veysel Karani YILMAZ

Like
Like Love Haha Wow Sad Angry
What's Your Reaction?
Angry Angry
0
Angry
Cute Cute
0
Cute
Fail Fail
0
Fail
Geeky Geeky
0
Geeky
Lol Lol
0
Lol
Love Love
0
Love
OMG OMG
0
OMG
Win Win
0
Win
WTF WTF
0
WTF

Taşıt Teknolojileri Kulübü Onursal Başkanı | Karabük Üniversitesi Otomotiv Mühendisliği Öğrencisi.

Bir Cevap Yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir

CFD (HAD) Analizleri-Otomotiv

log in

reset password

Back to
log in