Численное моделирование потоков

CFD-моделирование течений и теплообмена

Выполняем численное моделирование течений, теплообмена и аэродинамики, чтобы проверить и оптимизировать инженерные решения до реализации.

Состав работ
CFD-моделирование течений и теплообмена

О направлении

Решаем задачу комплексно

Слоган (одна фраза, крупный акцентный шрифт):

Испытайте конструкцию до того, как её изготовили в металле.

Вводный текст (левая колонка, ~150 слов):

ООО «Сибресурс» выполняет CFD-моделирование — численный расчёт течений газов и жидкостей, теплообмена и аэродинамики промышленного оборудования, вентиляционных и газоотводящих систем. Расчёт показывает поведение конструкции ещё до изготовления и монтажа: где возникают застойные зоны и локальные перегревы, каким будет перепад давления, насколько равномерно поток распределяется по ветвям аппарата. Это виртуальные испытания вместо натурного стенда — и инструмент оптимизации, когда вариантов конструкции несколько, а выбирать нужно по числу, а не по опыту «на глаз». Результат работы — не только визуализация полей скоростей и температур, но количественные характеристики и технический отчёт, которым обосновывают проектное решение перед заказчиком, экспертизой или производством. Направление опирается на многолетний опыт нашей команды, полученный на крупных промышленных проектах. Офис в Москве, работаем по всей России; для расчёта достаточно передать геометрию и режимные параметры — выезд на объект нужен не всегда.

01

Выгоды для заказчика

Ошибку видно до раскроя металла.

Неравномерная раздача потока, перегрев стенки, недопустимое сопротивление тракта выявляются на модели, а не на приёмочных испытаниях готового изделия. Переделка конструкции в расчётной модели стоит несопоставимо дешевле переделки изготовленного и смонтированного аппарата.

Техническое решение подкреплено расчётом, а не мнением.

Отчёт с постановкой задачи, принятыми допущениями и полученными полями и интегральными характеристиками — законченный документ, который прикладывают к проекту, к защите решения перед заказчиком или к обоснованию отклонения от типовой схемы.

Оптимизация по количественному критерию.

Мы считаем серию вариантов геометрии или режима и сравниваем их по измеримым показателям: перепад давления, равномерность распределения расхода, максимальная температура стенки, эффективность теплосъёма. Заказчик выбирает вариант по таблице цифр, а не по интуиции.

Там, где натурный эксперимент невозможен или запрещён.

Аварийные режимы, высокие температуры, токсичные и взрывоопасные среды, крупногабаритные объекты, которые нельзя воспроизвести на стенде, — численный эксперимент остаётся единственным способом получить количественную картину.

CFD-моделирование течений и теплообмена — выгоды для заказчика
02

Что вы получите

Расчётная модель области течения

— подготовленная геометрия и сеточная модель с описанием принятых допущений, граничных условий, свойств среды и выбранных моделей турбулентности. Это то, что делает результат проверяемым: любой инженер заказчика видит, что именно считалось.

Поля скоростей, давлений, температур и концентраций

— контурные и векторные картины в характерных сечениях, линии тока, эпюры по контрольным линиям; при необходимости — анимация нестационарного процесса (форматы .png, .pdf, видео по согласованию).

Количественные интегральные характеристики

— расход и его распределение по ветвям и каналам, перепад давления (гидравлическое сопротивление участка), тепловой поток и коэффициенты теплоотдачи, температуры стенок и максимумы локального нагрева, время пребывания среды в аппарате.

Сравнение вариантов конструкции или режимов

— сводная таблица показателей по каждому просчитанному варианту с обоснованным выбором лучшего и указанием, за счёт чего достигается выигрыш.

Технический отчёт с выводами и рекомендациями

— постановка задачи, исходные данные, обоснование расчётной схемы, проверка сеточной сходимости, результаты и конкретные рекомендации по доработке конструкции или режима (форматы .pdf, .docx; исходные файлы расчёта передаются по отдельному согласованию).

CFD-моделирование течений и теплообмена — что вы получите
03

Методы и технологии

Расчёт течений в стационарной и нестационарной постановке.

Решение уравнений сохранения массы, импульса и энергии для сжимаемых и несжимаемых сред; осреднённые по Рейнольдсу (RANS) модели турбулентности, при необходимости — вихреразрешающие подходы для задач, где важна пульсационная структура потока; одно- и многофазные среды.

Сопряжённый теплообмен (CHT).

Совместный расчёт течения среды и теплопроводности в стенках и элементах конструкции с учётом конвекции, теплопроводности и излучения. Так считаются теплообменные аппараты, охлаждаемые узлы, тепловая изоляция и температурный режим оборудования под нагрузкой.

Перенос примеси, влаги и рассеивание выбросов.

Модели переноса пассивной и активной примеси, испарение и конденсация, распространение факела выброса в атмосфере и растекание тяжёлых газовых облаков — расчёты, которые используются в разделах охраны окружающей среды и в анализе риска аварий.

Программное обеспечение и подготовка данных.

Расчёты выполняются в ANSYS Fluent — одном из отраслевых стандартов инженерной гидрогазодинамики; геометрия готовится и упрощается в САПР (AutoCAD, Компас-3D, SolidWorks), результаты оформляются в виде отчёта с визуализацией полей.

CFD-моделирование течений и теплообмена — методы и технологии
04

Области применения

Производители промышленного оборудования

— теплообменники, аппараты воздушного охлаждения, сепараторы, циклоны, коллекторы и газоходы: равномерность раздачи потока по трубным пучкам, гидравлическое сопротивление, локальные перегревы, эрозионно опасные зоны.

Энергетика и котельное оборудование

— аэродинамика топочных камер и газовоздушных трактов, распределение потока в дымососных и дутьевых системах, работа испарительных и охлаждающих систем, тяга и сопротивление дымовых труб.

Вентиляция, аспирация и газоочистка

— расчёт воздухообмена и полей скоростей в производственных помещениях, эффективность местных отсосов и укрытий, распределение потоков в камерах газоочистки, подбор геометрии воздуховодов под требуемое сопротивление.

Промышленная безопасность и экология

— рассеивание выбросов от источников, распространение опасных газовых облаков при аварийных сценариях, обоснование расстояний и мест размещения датчиков; расчёт как приложение к анализу риска.

Гидравлика трубопроводных систем и ёмкостного оборудования

— перемешивание в аппаратах и резервуарах, застойные зоны и осадконакопление, распределение расходов по коллекторам, кавитационные и эрозионные риски на узлах арматуры.

CFD-моделирование течений и теплообмена — области применения
05

Как мы работаем

  1. 1

    1. Постановка задачи и сбор исходных данных.

    Формулируем, на какой вопрос должен ответить расчёт, и фиксируем критерий успеха до старта. От заказчика нужны геометрия (STEP, IGES, Parasolid, .dwg или чертежи), режимные параметры — расходы, давления, температуры, состав и свойства среды, — а также ограничения по конструкции. Если данных не хватает, обозначаем допущения и согласуем их письменно: расчёт корректен ровно настолько, насколько корректна постановка.
  2. 2

    2. Подготовка расчётной модели.

    Упрощаем геометрию до расчётной области, строим сетку со сгущением в зонах больших градиентов, задаём граничные условия и модели турбулентности и теплообмена. Проверяем сеточную сходимость — результат не должен зависеть от плотности сетки; при наличии эталонных данных или опытных замеров сопоставляем с ними базовый расчёт.
  3. 3

    3. Расчёт и анализ вариантов.

    Считаем базовый вариант, анализируем поля и интегральные характеристики, выявляем причину проблемы (а не только её наличие). Затем прорабатываем варианты изменения геометрии или режима и сводим их в сравнительную таблицу по согласованным на первом этапе критериям.
  4. 4

    4. Отчёт, защита результатов и сопровождение доработки.

    Оформляем технический отчёт с выводами и рекомендациями, при необходимости защищаем результаты перед техническими специалистами заказчика или экспертизой. Если по итогам конструкция дорабатывается — выполняем контрольный расчёт финального варианта, чтобы в производство ушло проверенное решение.
CFD-моделирование течений и теплообмена — как мы работаем
06

Смежные услуги

Проектная и рабочая документация

Перенесём подтверждённые расчётом решения в комплект ПД и РД.

Подробнее →

Конструкторская и эксплуатационная документация

Выпустим чертежи и спецификации по результатам расчётной проверки.

Подробнее →

Водоподготовка и химводоочистка

Рассчитаем гидравлику и теплообмен технологической схемы ХВО.

Подробнее →

Технические условия и сертификация ТР ТС

Подготовим документацию для вывода рассчитанного изделия на рынок ЕАЭС.

Подробнее →
CFD-моделирование течений и теплообмена — смежные услуги

Офис в Москве, работаем по всей России

Обсудим исходные данные и предложим состав работ