Boletín #141 Desarrollo y optimización de producto

Modelos de caracterización de comportamiento en productos sometidos a la acción de fluidos complejos

15 febrero, 202215 febrero, 2022 Gestión y Promoción de la Innovación actualidad, CFD, difusión de proyectos, difusión de resultados, Lattice Boltzmann, SIMUPROD 2

El pasado mes de diciembre concluyeron las investigaciones del proyecto SIMUPROD 2, acción apoyada por el IVACE y perteneciente a la línea de I+D del Insituto de Desarrollo y optimización de producto.

Durante la ejecución del proyecto por un lado se ha abordado el estudio de la realización de modelos de caracterización de comportamiento en productos sometidos a la acción de fluidos complejos, mediante CFD basado en smooth particle harness para aplicaciones con altas velocidades y sistemas multifase.

Por otro, también el estudio de aerodinámica externa mediante metodologías CFD basadas en Lattice Boltzmann, y la influencia del uso de GPUs (Graphics Processing Unit) en el análisis y correlación física de sistemas CFD complejos con necesidades de cálculo de alto rendimiento.

Con ello se ha buscado mejorar la comprensión de la predicción del flujo con geometrías complejas y con flujos multifásicos en problemas avanzados de dinámica de fluidos.

Por otra parte ha permitido analizar la influencia del uso de GPUs en las herramientas de cálculo y el grado de correlación con modelos físicos reales mediante pruebas en banco de laboratorio.

Resultados obtenidos

Se ha preparado y puesto a punto el entorno de trabajo de Linux que necesita el software de simulación CFD para la utilización de GPU’s (Graphics Processing Unit). Gracias a ello se han evaluado distintos modelos de simulación con características especiales como geometrías complejas, fluidos a alta velocidad y flujos multifásicos.

Resultados de la simulación de llenado de un depósito en las pruebas de fluido multifásico (Izquierda: distribución de velocidades del llenado. Derecha: fracción de la fase para diferenciar los dos fluidos).

Durante la presente anualidad, se ha desarrollado un prototipo de banco de pruebas de laboratorio para realizar ensayos y correlacionar los resultados de la simulación. Asimismo, se han fabricado prototipos de los elementos de estudio con geometrías complejas y se han realizado los ensayos reproduciendo las condiciones de la simulación.

Estudio comparativo del comportamiento de una hélice. (Izquierda: Prototipo de hélice. Centro: Líneas de corriente a través de la hélice obtenidas mediante simulación. Derecha: Distribución de velocidades en la hélice obtenidas mediante simulación).

Con los datos obtenidos se ha estudiado la influencia en el análisis del software basado en el cálculo mediante partículas discretas con el uso de GPUs para la predicción del comportamiento de fluidos complejos y de las propiedades aerodinámicas, en simulaciones altamente transitorias.

Este proyecto está financiado por el Instituto Valenciano de Competitividad Empresarial (IVACE) dentro de los fondos destinados a Líneas I+D 2021.

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