Прикладная (промышленная) гидроаэродинамика. Опыт и возможности CompMechLab

Сотрудники CompMechLab® НИУ СПбГПУ около 10 лет оказывают расчетные услуги в областях:

• вычислительная гидро-аэро-газо-динамика (CFD - Computational Fluid Dynamics)
  - прикладная гидро-аэро-газо-динамика на основе CFD-расчетов;
  - промышленная гидро-аэро-газо-динамика на основе CFD-расчетов;
• сопряженные задачи "конструкция & жидкость / газ" (FSI - Fluid & Structure Interaction);

а также выполняют работы в области компьютерного инжиниринга на основе применения современных CAD/CAE/CFD-систем мирового уровня (NX, CATIA, Pro/E, SolidWorks; ANSYS ICEM CFD, HyperMesh; ANSYS/MultiPhysics, ANSYS/CFX, LS-DYNA, DS SIMULIA/Abaqus,  MSC.Software и др.).
Применение современных мультидисциплинарных CAD/FEA/CFD/CAE компьютерных технологий  позволяет сотрудникам CompMechLab^® выполнять работы в кратчайшие сроки и удовлетворять требованиям Заказчика на самом высоком уровне.

Тотальное применение компьютерного моделирования в проектировании машин и конструкций нового поколения позволяет реализовать новую парадигму создания конкурентоспособной продукции в кратчайшие сроки - Simulation-Based Design.

Компьютерное моделирование и CFD-анализ позволяют нашим специалистам определить влияние различных параметров конструкции на аэро-, гидро- и газо- динамические процессы, оптимизировать конструкции и процессы, а конструкторам реализовать наиболее эффективные решения на ранней стадии разработки новых изделий.

Основными областями применения CFD-технологий сотрудниками CompMechLab®  являются:

• Компьютерное моделирование внутренних течений в элементах конструкций (турбины, компрессоры, насосы и др.);
• Определения аэро- и гидродинамических характеристик вентиляторов, насосов и компрессоров;
• Компьютерное моделирование до-, транс-, сверх- и гипер- звукового обтекания летательных аппаратов;
• Определение аэродинамических характеристик автомобилей, летательных аппаратов и строительных конструкций;
• Определение ветровой нагрузки на объекты гражданского и промышленного строительства;
• Компьютерное моделирование процессов течения многофазной или многокомпонентной среды;
• Численное решение задач сопряженного теплообмена и массопереноса.

Услуги в области разработки моделей и проведения численных экспериментов в области прикладной (промышленной) гидроаэродинамики.

Сотрудники CompMechLab®  имеют большой опыт в проведении расчетов, связанных с моделированием разнообразных гидроаэродинамических процессов для различных отраслей промышленности.

Аэрокосмическая промышленность: Моделирование обтекания летательных аппаратов, крыловых профилей на до-, транс-, сверх- и гипер- звуковых скоростях; Определение аэродинамических характеристик.		​
Численное моделирование (ANSYS ICEM CFD / ANSYS CFX) гиперзвукового обтекания воздушно-космического аппарата (2007 г.)
Поле чисел Маха в плоскости симметрии	Линии тока	Поле температур на поверхности

Численное моделирование (ANSYS ICEM CFD / ANSYS CFX) гиперзвукового обтекания одного из конструкционных вариантов возвращаемого аппарата (2009 г.). Метод конечных объемов, сетка, число ячеек ~ 4,5 миллиона	Численное моделирование (ANSYS ICEM CFD / ANSYS CFX) гиперзвукового обтекания  одного из конструкционных вариантов возвращаемого аппарата (2009 г.). Поле чисел Маха в плоскости симметрии (углы атаки: 0o  / 20o  / 40o)

 

Автомобилестроение: Компьютерное моделирование внешнего обтекания автомобиля; Определение коэффициента лобового сопротивления; Компьютерное моделирование кондиционирования салона; Компьютерное моделирование работы систем выхлопа и охлаждения.				​
Обтекание кабины тягача потоком воздуха при движении со скоростью 90 км/ч. Результаты CFD-анализа - линии тока и распределение давления (2007 г.)				Фрагменты конечно-объемной модели на поверхности обтекаемых тел (общее число конечных объемов ~ 26 млн. ячеек) (2007 г.)?

 

Машиностроение: Гидравлические и пневматические системы; Клапаны, задвижки, дроссели; Течение в пакетах труб; Истечение из сопла; Моделирование эрозии.
Нефтегазовая промышленность: Моделирование движения нефти и газа в трубопроводах; Моделирование работы насосных станций; Определение гидродинамических характеристик; Течения с примесями.
Промышленное и гражданское строительство: Расчет ветровой нагрузки на промышленные здания, сооружения и конструкции; Моделирование работы дамб и заградительных сооружений; Вентиляция и кондиционирование помещений; Течение в трубопроводах.

 

Энергомашиностроение Компьютерное моделирование процессов в газотурбинных установках, аэроупругие колебания, флаттер; Задачи сопряженного теплообмена.

 

Верификация (Verification) и валидация (Validation) численных моделей и результатов CFD-анализа

Ни одна из выполняемых нами работ не обходится без проведения предварительного верификационного и валидационного анализа.
Лаборатория "Вычислительная механика" (CompMechLab) НИУ СПбГПУ имеет большой список решенных с высокой степенью точности классических задач механики жидкости и газа, а также задач, связанных со спецификой того или иного направления промышленной гидроаэродинамики (например,  автомобилестроение,  турбомашиностроение, ракетостроение и космическая техника и др.), где до последних лет единственным возможным средством получения достоверных результатов было проведение дорогостоящих натурных экспериментов.

Классическая задача о турбулентном обтекании цилиндра. Валидация результатов ANSYS/CFX-моделирования. Профиль коэффициента давления	Численное моделирование обтекание цилиндра для различных чисел Рейнольдса. Валидация результатов ANSYS/CFX-моделирования. Коэффициент сопротивления
Валидация расчетной модели и результатов ANSYS/CFX-моделирования центробежного насоса
Валидация результатов ANSYS/CFX-моделирования гиперзвукового обтекания (число Маха М = 3 ... 14). Коэффициент сопротивления (2007 г.)	Валидация результатов ANSYS/CFX-моделирования гиперзвукового обтекания (число Маха М = 2, 4, 6, 15).  Изменение коэффициента сопротивления и величины отхода ударной волны от числа Маха. Расчетная сетка содержит ~ 864 550 ячеек (2007 г.)