Mejores prácticas de simulación térmica CFD

Mejores prácticas y estrategias para obtener resultados precisos de CFD

Existen mejores prácticas y estrategias para garantizar resultados precisos y fiables en las simulaciones térmicas basadas en CFD.

Al seguir estas pautas, los ingenieros pueden mejorar la calidad y la precisión de sus simulaciones, lo que conduce a un análisis más sólido y perspicaz del comportamiento térmico.

Mejora de la precisión de la simulación

Los flujos de trabajo tradicionales de la simulación térmica CFD se han asociado con procesos que consumen mucho tiempo, especialmente durante las etapas de preparación y mallado de CAD.

El gran tiempo requerido para crear una malla fina de alta calidad a menudo lleva a los ingenieros a confiar en mallas gruesas y de baja calidad para las simulaciones. Desafortunadamente, este enfoque introduce errores significativos generados por la malla que afectan negativamente la precisión general de los resultados de la simulación.

Sin embargo, siempre hay técnicas de mejora que permiten un mallado rápido y fiable de la geometría CAD, eliminando la necesidad de simplificaciones que consumen mucho tiempo. Estas soluciones, complementadas con tecnologías innovadoras, mejoran la precisión de las simulaciones realizadas en mallas gruesas.

Por ejemplo, se emplean enfoques empíricos para predecir la caída de presión y la transferencia de calor en canales que no están correctamente engranados. El tiempo solo mostrará mejoras en eficiencia y precisión.

Dé rienda suelta a las posibilidades de diseño

Al incorporar una simulación térmica CFD en las primeras etapas del proceso de diseño, los ingenieros tienen una mayor oportunidad de validar y mejorar el rendimiento del producto. Explorar el espacio de diseño a través de varios parámetros a menudo descubre alternativas de diseño superiores o mejoras al diseño existente. Estas investigaciones también arrojan luz sobre los aspectos críticos del diseño que afectan significativamente el rendimiento del producto.

Resolver conflictos de datos CAD

Al integrar nuevas herramientas CFD, se debe prestar especial atención a la compatibilidad del formato de datos CAD que admiten. Idealmente, la herramienta de simulación y análisis térmico debería ser capaz de trabajar con datos CAD nativos, ya que resolver cualquier problema es mucho más fácil en comparación con trabajar con formatos de archivo neutros como IGES y STEP.

La importación de datos no nativos a menudo conduce a errores de interpretación, lo que resulta en superficies faltantes y brechas en el modelo que requieren reparaciones de mucho tiempo. En algunos casos, si una parte significativa de la geometría se pierde durante la importación, puede ser imposible reparar el modelo por completo.

Las herramientas CFD tradicionales suelen aplicar técnicas de corrección de geometría o métodos de envoltura de superficies para abordar las complejidades introducidas por las geometrías importadas. Sin embargo, la generación de una geometría adecuada para la simulación CFD puede ser laboriosa y llevar mucho tiempo.

Condiciones de contorno precisas

Establecer condiciones de contorno (BC) precisas es vital para lograr resultados precisos en las simulaciones CFD. Los BC, que representan valores numéricos en los límites del dominio del fluido, desempeñan un papel importante en la determinación de la fiabilidad de los cálculos. Si bien la especificación de BC puede ser sencilla para fenómenos monofásicos, se vuelve más compleja para fenómenos multifásicos o aquellos que involucran reacciones.

El uso de condiciones de contorno incorrectas puede dar lugar a resultados inexactos y deben evitarse antes de iniciar el proceso de modelado y simulación. Al garantizar que los BC sean significativos y precisos, los objetivos deseados de los estudios CFD se pueden lograr de manera efectiva.

Experto en la materia

Contar con un experto en la materia es crucial en el análisis de CFD, ya que garantiza que el ingeniero posea conocimientos y experiencia relevantes en el campo. Esta experiencia permite una comprensión y apreciación más profundas de los resultados obtenidos a través de la simulación térmica CFD, lo que permite al ingeniero extraer información significativa y realizar una interpretación precisa de los resultados.

Mecanismos para asegurar la calidad

Para garantizar resultados precisos de una simulación térmica CFD, es imperativo implementar un riguroso marco de garantía de calidad durante todo el proceso de análisis. Cada etapa del análisis debe someterse a una meticulosa verificación y revisión para garantizar que las entradas y los resultados sean numéricamente precisos y lógicamente sólidos antes de pasar a la siguiente etapa. Este enfoque evita la acumulación de pequeños errores que podrían comprometer la precisión general de los resultados finales.

Además, es aconsejable realizar una revisión independiente de los resultados por parte de un ingeniero experimentado con experiencia en el campo de CFD o simulaciones relacionadas.

Cuando los factores anteriores se consideran e implementan cuidadosamente, el análisis CFD resultante arrojará resultados precisos en los que las partes interesadas pueden confiar con toda seguridad para tomar decisiones informadas sin requerir más validaciones.

Resumen de la simulación térmica CFD

Al igual que cualquier herramienta, CFD solo se puede utilizar con su máxima eficiencia si se usa correctamente y si el usuario es consciente de las limitaciones. Al implementar las mejores prácticas y buscar activamente reconocer o superar esos desafíos, CFD es una potente mejora que producirá resultados excepcionales y será un beneficio para todos los involucrados no solo en el diseño térmico, sino también en el proceso general de diseño de productos y electrónica.

Si tienes alguna pregunta, los servicios de diseño térmico de same sky y la gama de componentes de gestión térmica están aquí para ayudarte.

Sobre el autor del artículo

Desde que se unió a same sky en 2004, Jeff Smoot, vicepresidente de Ingeniería, ha revitalizado los departamentos de calidad e ingeniería de la compañía con énfasis en el desarrollo, el soporte y la comercialización de productos. Con un enfoque en el éxito del cliente, también encabezó el establecimiento de un equipo de ingeniería de aplicaciones para proporcionar un diseño de ingeniería mejorado en el campo y en línea y soporte técnico a los ingenieros durante su proceso de diseño.

Fuera de la oficina, Jeff disfruta del aire libre (esquiar, ir de mochilero, acampar), pasar tiempo con su esposa y sus cuatro hijos, y ser un fanático de toda la vida de los Denver Broncos.