Akışkanlar dinamiği simülasyonu için hibrit ve çift fazlı mesh’in önemi

Döküm Simülasyon Yazılımı: Castle by PiQ2 yazısında anlatıldığı gibi, Castle, PiQ2 tarafından özel olarak soğuk oda ve sıcak oda kalıp döküm kalıplarının tasarımı ve akışkanlar dinamiği simülasyonu için geliştirilmiş bir yazılımdır. Yazılımın tek bir üretim prosesinde uzmanlaşması, yani pres döküm, programın gerçeğe son derece sadık simülasyonlar elde etmesine izin veren bazı fonksiyonların uygulanmasını mümkün kılmıştır. Özellikle PiQ2, iki özellik sayesinde çoğu rakip tarafından sunulan simülasyonlara göre rekabet avantajı sağlamıştır: hibrit mesh ve çift fazlı simülasyon.

Bu yazı boyunca, iki işlevin bazı teknik ayrıntılarını derinleştireceğiz, rekabet avantajlarının nasıl ve neden döküm kalıplarının tasarımında ve dolgularının akışkan dinamiği simülasyonunda sonuçlandığını araştıracağız.

 

Akışkanlar dinamiği simülasyonu için mesh tanımı ve türleri

Mesh’in tanımı

İngilizce’de bir mesh, “uzaydaki bir nesneyi tanımlayan, köşeler, kenarlar ve yüzlerden oluşan bir kafes” dir. Bilgisayar grafiklerinde mesh’ler, uzayda bir nesnenin şekillerini yeniden oluşturmak ve temsil etmek için kullanılır ve onları oluşturan öğelerin şekline, boyutuna ve karşılıklı düzenine bağlı olarak farklı türlerde olabilir.

Ayrıntılı olarak, döküm kalıp tasarımı ve akışkanlar dinamiği simülasyonu alanında, bileşenlerin, kalıpların ve besleme, tahliye, yağlama ve soğutma akışlarının şeklini incelemek ve değerlendirmek için mesh’ler kullanılır. Bu nedenle, mesh örgüsünün şekli ve bir nesnenin geometrisini aslına uygun ve doğru bir şekilde temsil etme yeteneği, kesin ve yapışkan temsiller elde etmek için esastır.

Bununla birlikte, tasarımın özelliği olan ayrıntı ve kesinlik ihtiyacı, gerçekleştirilmesi gereken işlemin karmaşıklığı ile çatışır: aslında, orantılı işlem süreleri, mesh’in eklemlenme düzeyine karşılık gelir. Bu nedenle, dolum akışlarının simülasyonunda ve basınçlı döküm kalıplarının tasarımında, grafik gösterimin detay seviyesi, hesaplama süreleri ve işlemcilerin kullanımı arasında bir uzlaşmaya varılması gerekmektedir.

PiQ2, Castle paketi ile bu nedenle bu yönü optimize edebilen bir çözüm seçmiştir: adı hibrit mesh’dir.

 

PiQ2’nin hibrit mesh’i

Detay ihtiyaçları ve hesaplamanın zamanlaması arasında bir uzlaşma arayışı, PiQ2’nin hibrit mesh tabanlı bir teknoloji geliştirmesine yol açtı. PiQ2’nin hibrit mesh’i, yalnızca daha doğru ve ayrıntılı değerlendirmeler yapmak için gerekli olduğunda mesh inceliğini artırmanıza olanak tanır.

Rakiplerinin sunduğundan farklı olarak PiQ2, bu nedenle tasarımcılara yapılandırılmış prizmatik iç mesh’ler, yapılandırılmamış yüzey mesh’leri, daha kalın bölümler için kaba mesh’ler ve ince ve yüzeye yakın bölümler için ince mesh’ler sağlar. Bu şekilde, farklı arıtma seviyelerine sahip farklı mesh’lerin varlığı sayesinde, yüksek derecede ayrıntı elde etmek için gerekli olan alanları keyfi olarak seçmek mümkündür. Ek olarak, PiQ2’nin hibrit mesh’i, hesaplama süresini azaltmak ve yalnızca buna ihtiyaç duyan bölgeleri ayrıntılı olarak analiz etmek için her bölge için bağımsız bir iyileştirme seviyesi tanımlamanıza olanak tanır. Bu, Castle’ın rakiplerine karşı rekabet avantajı olarak önemli bir teknolojik adımı içeren çok ilginç bir ikinci özelliktir.

Yine hesaplama süresine ve simülasyonların sonuçlarını elde etmenin mümkün olduğu hıza atıfta bulunan Castle by PiQ2, hesaplaması istenen sayıda işlemciye serbestçe dağıtılabilen çok işlemcili bir yazılımdır. Bu nedenle, rekabetten farklı olarak PiQ2, lisanslarını tek ve çok işlemcili olarak çeşitlendirmez ve müşteriye hesaplama için kullanılacak işlemci sayısına karar verme özgürlüğünü ek maliyet olmadan bırakır: müşteri için özgürlüğe dönüşen bir rekabet avantajı.

 

Çift fazlı simülasyon

Başlangıçta PiQ2’nin kendisini rakiplerinden ayırmasını sağlayan yenilikçi özelliklerin iki olduğunu belirtmiştik: hibrit mesh ve çift fazlı simülasyon. Hibrit mesh’i analiz ettikten sonra, çift fazlı teknolojinin özelliklerine ayrıntılı olarak geçelim ve PiQ2’nin rakipler tarafından sunulan basınçlı döküm kalıplarının akışkanlar dinamiği simülasyonu çözümlerine göre daha fazla rekabet avantajı elde etmesine nasıl izin verdiğini inceleyelim.

 

Geleneksel yazılımın akışkan dinamiği simülasyonu

Çift fazlı simülasyon, PiQ2 tarafından önerilen yenilikçi bir teknolojidir ve özellikle sıcak oda ve soğuk odalı döküm prosesinin akışkanlar dinamiği simülasyonu için optimize edilmiş olup, hem metalin hem de kalıba enjekte edilen havanın davranışını belirlemenize olanak tanır. Geleneksel simülasyon yazılımları “tek fazlı” olarak tanımlanabilir: aslında havayı gerçek bir sıvı olarak görmezler ve sadece kalıbın metal tarafından doldurulmasını dikkate alırlar.

Kalıp doldurma simülasyonunda bu yazılımların ağ hücreleri metalle doldurulur veya boştur. Bu tip simülasyon, bu nedenle, kalıp döküm işlemi sırasında meydana gelen ve kalıp içindeki havanın davranışı ile ilişkili tüm fenomenleri hesaba katamaz. Bu nedenle havayı hesaba katmayan simülasyonlar, sıvının havaya karşı hızı ve çarpmasından kaynaklanan etki, hava ile metalin sıvı önü arasındaki çarpışmadan kaynaklanan metal alaşımlarının soğumasını, vakum ve hava menfezlerinin etkilerini simüle edemez.

Bu yönleri hesaba katmadan, zamanında simülasyonlar yapmak ve hepsinden önemlisi, örneğin porozite, kavitasyonlar ve gaz gibi kalıp içindeki havanın davranışından kaynaklanan kusurların başlangıcını incelemek ve araştırmak çok zordur.

 

Çift fazlı akışkanlar dinamiği simülasyonu

Bununla birlikte, daha önce de belirtildiği gibi, Castle’ın çift fazlı simülasyonu, kalıbın içindeki havayı, metal gibi, akışkan ve termodinamik yasalar temelinde hareket eden bir akışkan olarak düşünmenize olanak tanır. Bu şekilde akışkanlar dinamiği simülasyonu, döküm prosesinin gerçekliğine yaklaşır ve simülasyon yazılımı tarafından genellikle öngörülmeyen bir dizi fenomeni değerlendirmeyi ve hesaba katmayı mümkün kılar.

Bu nedenle PiQ2 hibrit mesh’in tek bir hücresi metal, hava veya her iki malzemeden oluşan bir emülsiyon ile doldurulabilir: bu, havanın emülsiyon haline getirilme, sıkıştırılma, taşınma ve metal akışıyla dağıtılma yöntemlerinin hesaba katılmasına izin verir.

Bu nedenle, çift fazlı simülasyon sayesinde, kalıba enjekte edildiğinde metalin olgusunu, damlacıkların veya küçük hava kabarcıklarının varlığını ve erimiş metal cephesinin metalle karşılaşma/çarpışmadaki davranışını analiz etmek mümkündür. Castle’ın çift fazlı simülasyonu çok yüksek bir doğruluk düzeyine sahiptir: hava yakalama görselleştirmesinin çözünürlüğü neredeyse sonsuzdur, %0,1’lik gözenekler bile tespit edilebilir ve bu, sistemin en küçük gözenekli alanları bile tahmin edebildiği anlamına gelir.

Basınçlı döküm prosesinin akışkanlar dinamiği simülasyonunda tüm bu hususları hesaba katmak esastır çünkü hava, basınçlı dökümlerde kusurların başlangıcını belirleyen ana faktörlerden biridir.

 

Akışkanlar dinamiği simülasyonunda hibrit ve çift fazlı mesh’in önemi

Bu yazıda, PiQ2’nin Castle akışkanlar dinamiği simülasyonunu piyasadaki çoğu yazılım tarafından sunulanlardan ayıran iki önemli rekabet avantajını tartıştık. Özellikle, özellikle kalıp doldurma simülasyonuna adanmış Castle suite modülü olan CastleBODY ile ilgili iki özelliği araştırdık.

Diğer Castle modüllerinin işlevselliğine genel bir bakış için, Pres döküm kalıpları: aletlerin ve proseslerin nasıl optimize edileceği yazısını okumanızı öneririz. Ancak daha fazla bilgi için lütfen formu doldurarak bizimle iletişime geçin.