Bước nhảy lớn trong khai thác kết quả mô phỏng

Theo Andrew Hobbs,Kỹ sư trưởng CFD/DEM, Astec, Inc., Chattanooga, Hoa Kì

Hiệu suất của một nhà máy nhựa đường phụ thuộc vào khả năng tương tác của nhiều quá trình khác nhau. Astec đã cải tiến đáng kể khả năng mô phỏng chính xác các quá trình đó, tạo ra số lượng lớn dữ liệu khác nhau. Astec mang lại ý nghĩa cho các dữ liệu này bằng cách kết hợp các kết quả từ nhiều công cụ mô phỏng khác nhau và các phương án thiết kế khác nhau. Các hình động, đồ thị và dữ liệu được kết hợp thành một hình ảnh tổng hợp duy nhất nhờ ANSYS EnSight. Điều này cho phép người ra quyết định mọi thứ họ cần biết để cải thiện hiệu năng sản phẩm.

"Phần mềm ANSYS EnSight cho phép các kỹ sư tập hợp các kết quả mô phỏng hợp nhất thành các hình ảnh phức hợp giúp người ra quyết định thiết kế hiểu sâu hơn về các mẫu thiết kế"

Ngành công nghiệp xây dựng đang liên tục làm việc để nâng cao hiệu năng của máy sấy tổng hợp cho sản xuất nhựa đường nhằm giảm năng lượng tiêu thụ, giúp tiết kiệm chi phí cho khách hàng trong ngành công nghiệp đang phát triển này. Quan sát trực tiếp thùng sấy khi đang hoạt động là rất khó, vì vậy mô phỏng là cách tốt nhất để thí nghiệm các thiết kế mới. Astec cung cấp đầy đủ các thiết bị trộn nhựa đường liên tục và hàng loạt, bao gồm máy sấy quay vòng với khả năng làm khô hàng trăm tấn đá ướt mỗi giờ giúp đảm bảo đá sẽ kết lại với nhựa đường lỏng. Bên trong thùng , hỗn hợp được đảo liên tục bằng các khay nâng, hoạt động giống như một tấm màng chắn các vật liệu ướt rơi xuống sau khi được đốt nóng bởi sản phẩm của quá trình đốt cháy từ buồng đốt. Khả năng mô phỏng các sản phẩm và quy trình phức tạp của công ty đã tăng lên rất nhiều nhờ các yếu tố: khả năng kết hợp chính xác của hàng loạt mô hình vật lý; khả năng kết hợp các mô phỏng của các môi trường vật lý khác nhau giúp hiểu rõ hơn về thực tế; các công cụ thăm dò thiết kế tự động hóa quá trình điều tra không gian thiết kế và máy tính hiệu năng cao (HPC). Sau khi mô phỏng thành công một sản phẩm phức tạp, kỹ sư mô phỏng thường gặp phải thách thức khi lọc và sắp xếp các kết quả để trình bày các thông tin có liên quan và có ý nghĩa nhất cho các kỹ sư và người ra quyết định thiết kế. Astec giải quyết thách thức này bằng cách sử dụng phần mềm hậu xử lý ANSYS EnSight để kết hợp nhiều loại kết quả khác nhau, ví dụ như các gói phần mềm khác nhau, vật lý khác nhau, các phương án thiết kế khác nhau và các điều kiện hoạt động khác nhau để chứng minh sự tương tác và tìm ra các thiết kế thích hợp. Sử dụng EnSight, người dùng mô phỏng có thể kết hợp các kết quả có liên quan vào một hình ảnh đơn giản giúp dễ dàng hiểu cách sản phẩm được cải thiện. Hiệu suất của một nhà máy nhựa đường phụ thuộc vào sự tương tác của nhiều quy trình khác nhau. Astec đã có những cải tiến đáng kể về khả năng mô phỏng chính xác các quy trình đó, tạo ra số lượng lớn dữ liệu tạp. Tuy nhiên, ảnh hưởng của các dữ liệu này tới thiết kế ban đầu thường rất khó nắm bắt. Astec đã tìm ra ý nghĩa của các dữ liệu này bằng cách kết hợp kết quả từ nhiều công cụ mô phỏng khác nhau và nhiều phương án thiết kế khác nhau. Các hình động, đồ thị và văn bản giải thích được kết hợp thành một hình ảnh tổng hợp duy nhất sử dụng ANSYS EnSight. Điều này giúp người ra quyết định thiết kế nắm được mọi thứ cần biết để cải thiện hiệu suất sản phẩm.

KẾT QUẢ CỦA MÔ PHỎNG MÁY SẤY TỔNG HỢP

ANSYS EnSight kết hợp các kết quả mô phỏng máy sấy tổng hợp, bao gồm nhiệt độ hạt (phía trên bên trái), phần khối lượng nước phân tử (phía trên bên phải), nhiệt độ khí (phía dưới bên trái) và phần khối lượng khí (phía dưới bên phải).

Hiệu suất của máy sấy tổng hợp của Astec tùy thuộc vào hoạt động của buồng đốt (có chức năng đốt nóng không khí đi vào máy sấy), mô hình dòng khí qua máy sấy, nhiệt độ và độ ẩm của không khí ở các vị trí khác nhau trong máy sấy kết hợp với sự dịch chuyển của hỗn hợp bên trong máy sấy khi được đảo bằng các khay nâng. Astec sử dụng phần mềm ANSYS Fluent để mô phỏng buồng đốt cùng với luồng khí qua máy sấy và phần mềm mô hình hóa phần tử rời rạc EDEM (DEM) để trực quan hóa lưu lượng hạt trong máy sấy. Trong thập kỷ qua, ANSYS đã phát triển khả năng tích hợp mô phỏng hạt và chất lỏng để tăng độ chính xác thông qua chuyển đổi hai chiều của mô-men, khối lượng và nhiệt giữa các hạt và các pha lỏng. Cả hai mô phỏng đều tạo ra lượng thông tin lớn về ứng xử của các hạt và khí. Khi xem ở trạng thái thô, lượng dữ liệu khổng lồ thường gây khó khăn cho việc rút ra những điều có thể được thực hiện để cải thiện hiệu năng của máy sấy. Vì vậy, các kỹ sư của Astec sử dụng EnSight để kết hợp kết quả của hai gói phần mềm vào đồ hoạ, giúp làm nổi bật tác động của lưu lượng chất lỏng và lưu lượng hạt tương tác để xác định hiệu suất của các giải pháp thay thế khác nhau. Trong một trường hợp, các kỹ sư mô phỏng kết hợp hai gói thông tin để tạo ra hiệu quả lớn hơn. Họ xếp chồng một biểu đồ cho thấy khối lượng nước của các hạt giảm xuống khi hỗn hợp được đưa qua buồng sấy lên một biểu đồ khác cho thấy độ ẩm tương đối của không khí tăng lên khi di chuyển theo chiều ngược lại qua buồng sấy và hấp thụ hơi nước bay hơi từ các hạt. Các kỹ sư cũng tạo ra một hình ảnh cho thấy nhiệt độ của các hạt trong buồng sấy được chèn vào một hình ảnh cho thấy nhiệt độ của không khí trong máy sấy. Những đồ hoạ này giúp các kỹ sư thiết kế hiểu được làm thế nào mà các hạt và dòng chảy chất lỏng kết hợp để xác định hiệu suất của máy sấy và đưa các kỹ sư thiết kế tới các cải tiến có thể làm tăng hiệu suất và giảm tiêu thụ năng lượng, chẳng hạn như hướng các hạt tới khu vực khí nóng hơn và khô hơn để đảm bảo sử dụng đầy đủ năng lượng của tất cả buồng đốt.

KẾT QUẢ MÔ PHỎNG BUỒNG ĐỐT

ANSYS EnSight được sử dụng để nhúng biểu đồ về vận tốc so với vị trí xuyên tâm vào kết quả phân tích lưu lượng.

Buồng đốt không khí trước khi đưa vào máy sấy cũng có tác động lớn đến hiệu suất năng lượng. Các kỹ sư mô phỏng của Astec sử dụng phần mềm ANSYS Fluent CFD để đánh giá hiệu quả của các giải pháp thiết kế. Trong một trường hợp, họ sử dụng Fluent để so sánh dòng chảy thông qua đầu đốt với các đường kính đầu đốt là 5 inch và 2,5 inch. Kỹ sư Astec đánh giá sự khác biệt về hiệu năng bằng cách nhúng hai đồ thị vào kết quả phân tích dòng chảy. Đồ thị đầu tiên so sánh cường độ vận tốc (sự kết hợp của các thành phần dọc trục, hướng kính và tiếp tuyến) qua trục thẳng đứng cho hai lựa chọn thiết kế; đồ thị thứ hai cho thấy vận tốc tiếp tuyến lớn nhất qua trục thẳng đứng cho cả hai thiết kế. Định vị có chiến lược các kết quả liên quan nhất cùng với báo cáo chi tiết dẫn đến một quyết định thiết kế nhanh chóng và thành công. Máy sấy tổng hợp có vai trò rất quan trọng đối với hoạt động của nhà máy nhựa đường, và cải tiến hiệu quả của chúng sẽ trực tiếp làm giảm chi phí vận hành và làm giảm lượng chất thải trong suốt vòng đời của máy sấy. Mô phỏng giúp hiểu biết sâu hơn và chính xác hơn về máy sấy trong khi cắt giảm chi phí và thời thời gian cho kiểm tra vật lý. Phần mềm hậu xử lý ANSYS EnSight cho phép các kỹ sư mô phỏng tập hợp các kết quả mô phỏng có liên quan nhất thành hình ảnh phức hợp để tối đa hóa những hiểu biết chuyên sâu cung cấp cho người ra quyết định thiết kế. Kết quả thu được là các thiết kế tốt hơn với hiệu suất sản phẩm cao.

GIỚI THIỆU VỀ ANSYS ENSIGHT

Phần mềm hậu xử lý ANSYS EnSight giúp các kỹ sư đưa ra quyết định tốt hơn với sự cố CFD, FEA, điện từ, DEM, các vật thể cứng tuyệt đối và các dữ liệu mô phỏng khác. Phần mềm hậu xử lý này có khả năng:

• Truyền tải hình ảnh với chất lượng cao và ảnh động với độ phân giải có đầu ra photorealistic

• Đọc đến 32 mô hình cùng một lúc để bạn có thể so sánh các kết quả từ các nguồn dữ liệu hoặc các bộ giải khác nhau.

Nó cho phép bạn:

• So sánh các kết quả giữa nhiều bộ giải hoặc giữa nhiều lần chạy với cùng một bộ giải

• Thực hiện hậu xử lý tương tác chất lỏng – kết cấu và tối ưu hóa

• Nhập phim, hình ảnh và dữ liệu thử nghiệm để đánh giá mô phỏng

• Hiển thị đồng thời nhiều chế độ xem để cung cấp góc nhìn tổng quan cũng như góc nhìn chi tiết hoặc để nghiên cứu đồng thời nhiều mô hình. Các góc nhìn có thể được liên kết để dễ so sánh qua nhiều khía cạnh

• Đạt được phân tích hiệu quả và trực quan cho các vấn đề với một tỷ hoặc nhiều ô lưu trữ.

Như là một tính năng tùy chọn, EnSight có thể đẩy quá trình hình ảnh hóa và hoạt ảnh của các mô phỏng quá lớn và phức tạp với các tập dữ liệu khổng lồ.

 

 

 


Nguồn: ANSYS Advantage V11I3, 2017

Lược dịch: Nguyễn Công Đức - Cộng tác viên tại Advantech.

Làm ơn ghi rõ "Nguồn Advantech, Jsc." hoặc "Theo www.advantech.vn" nếu bạn muốn phổ biến thông tin này

TUYỂN DỤNG

LIÊN HỆ

VĂN PHÒNG GIAO DỊCH:
Tầng 8, số 1 Đỗ Hành, Q.Hai Bà Trưng, Hà Nội
Tel: (84-24)36 649 066 Fax: (84-24)39 727 464
Email: info@advantech.vn

HỖ TRỢ KỸ THUẬT:
Email: support@advantech.vn

Họ tên
E-Mail