CFD Analizleri

Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği (HAD-CFD) Akışkanlar dinamiğinin bir kolu olup nümerik metodları ve algoritmaları akışkan problemlerini çözmek ve analiz etmek için kullanılır. Bu çözümleri gerçekleştirmek ve sıvılar ile gazlar arasındaki etkileşimleri yüzeyler ile tanımlanmış sınır koşulları kullanarak simüle etmek için bilgisayarlar kullanılır. Yüksek hızlı süper bilgisayarlar sayesinde daha iyi çözümler üretilebilmektedir. Ancak teknolojik gelişmeler sayesinde HAD makul seviyede bilgisayar kaynakları kullanmak sureti ile gerçekleştirilebilmektedir. Yazılım tarafındaki gelişmeler sayesinde ise kompleks ve karmaşık simulasyonlar (ör: Türbülanslı akışlar, çok fazlı akışlar, süpersonik akışlar) kolaylıkla modellenebilmektedir.

Çözümlerimiz

Pompalar ve vanalar akışkan transferi uygulamalarında kullanılan en önemli bileşenlerdendir. Pompalar akışkanın transferi esnasında akışkana kinetik enerji aktararak akışkanın bir noktadan diğer noktaya aktarılmasını sağlarlar. Pompalar genel olarak aşağıdaki şekilde sınıflandırılır.

Pompalar çalışma koşulları ve tasarım isterlerine göre değişik tiplerde üretilebilir. Pompa tasarımında tasarım aşamasında en önemli faktörler olan debi , basınç (maksimum head), kavitasyon gibi parametreler akışkanların doğası gereği tahmini oldukça güç parametrelerdir. Ancak ömür, verimlilik sürdürülebilirlik gibi nedenlerle pompanın üretim öncesi performans karakteristiğinin belirlenmesi oldukça önemlidir. Günümüzde kısalan temin süreleri, hızlı üretim teknikleri gibi süreci kısaltan parametreler tasarım ve test için ayrılan süreleri kısaltmaktadır. Ayrıca yüksek prototip maliyetleride pompa tasarımında bilgisayarlı mühendislik hizmetlerinden yararlanmayı gerekli kılmaktadır. Simmeca mühendislik bu aşamada pompa ve vana üreticisi firmalara prototip maliyetlerini düşürmek ve tasarlanan ürünün performans sonuçlarına hızlı şekilde ulaşmak için yardımcı olmaktadır. Verilen hizmetler arasında pompa performans analizi, performans grafikleri, maksimum head, debi- devir grafiklerinin bulunması, kavitasyon analizi tasarım iyileştirme vb hizmetler bulunmaktadır. Bu hizmetlerin tümü prototip üretimi yapılmaksızın bilgisayar destekli akışkanlar dinamiği yazılımları kullanılarak sadece CAD dosyası üzerinden yapılabilmektedir.

Hizmetlerimiz:
Performans eğrileri bulunması
Basınç ve debi eğrileri bulunması
Shut-off head hesabı
Verim hesabı
Kavitasyon analizi
Tasarım iyileştirme
Pompada ısı transferi hesabı
Kavitasyon hasarı tespiti

Günümüzde otomotiv sanayinde artan performans isterleri ve düşürülmeye çalışılan emisyon değerleri üzerinde çalışılan en önemli konulardan birini oluşturmaktadır. Devletlerin ve uluslar arası organizasyonların getirdiği emisyon sınırlamaları egsoz komponentleri üzerindeki çalışmaları arttırmıştır. Egzos üzerine yürütülen çalışmalarda katalitik konverter geliştirilmesi, ortaya çıkan partiküllerin yok edilmesi , egsozda kimyasal reaksiyonla Nox seviyelerinin düşürülmesi başlıca çalışma alanlarını oluşturmaktadır. Performansın arttırılması konusunda ise emme ve egsoz manifold geoemetrisinin iyileştirilerek basınç kaybının azaltılması akışın portlara eşit şekilde yayılması manifold girdap (swirl) seviyelerinin arttırılması manifold-turboşarj manifold-süperşarj adaptasyonu başlıca çalışma alanlarını oluşturmaktadır. Endüstrinin ihtiyaç duyduğu bu uygulamalar konusunda firmamız geçmişten gelen tecrübesi ve konuya hakimiyeti sayesinde oldukça geniş bilgi birikimine sahiptir.Firmamızda CFD uygulamaları kullanılarak egsoz akış analizleri, ısı transfer analizleri, katalitik konvertör analizleri turboşarj-süperşarj analizleri hızlı şekilde gerçekleştirilebilmektedir. Bu analizlerin sonucunda gerekli olan geometrik ve parametrik değişiklikler firmamız tarafından yapılabilmektedir.

Aerodinamik ve hidrodinamik genel olarak akışkanların kuvvetsel etkilerini inceleyen bilim dallarıdır. Havacılık sanayinin son yüzyıldaki büyük gelişimi ile birlikte artan uçuş hızları aerodinamiği havacılığın en önemli alanı haline getirmiştir. Aerodinamik genel olarak uçak, füze, roket , helikopter gibi hava araçlarına etkiyen akış kaynaklı yüklerin tespitinde kullanılan disiplindir. Ayrıca aerodinamikten bina dışı akış, otomobil, tren vb kara araçlarının tasarımında faydalanılmaktadır. Havacılıkta aerodinamiğin yeri oldukça önemlidir. Hava aracı tasarımında taşıyıcı yüzeylerin tasarımında kullanılan parametreler olan taşıma katsayısı, sürükleme katsayısı, etkiyen kuvvetler, momentler , şok etkileri, çırpınma karakteristiği (flutter) gibi konularda yaygın olarak CFD kullanılmaktadır. Roket ve füze tasarımında ise gövde kanatçık etkileşimi, flutter, sürükleme taşıma hesabı vb konularda CAE rahatlıkla kullanılmaktadır. Taşıt sanayi ise performansa etkisi olan sürükleme ve basma kuvvetlerinin tespitinde sanal rüzgar tüneli testleri için yaygın olarak CFD kullanmaktadır. Gemi sanayinde ise geminin sürükleme karakteristiği performans açısından havacılıktakine benzer şekilde önemli yer tutmaktadır. Geminin sürükleme katsayıları CFD yardımı ile rahatlıkla hesaplanabilmektedir. Bu sayede prototip üretimine ve model testlerine olan ihtiyaç oldukça azalmaktadır.

Firmamız aerodinamik ve hidrodinamik disiplinlerinde yukarıda bahsi geçen bütün konularda yeterliliğe ve tecrübeye sahiptir. Firma kapsamında;

Sesaltı analizler
Geçiş bölgesi analizleri
Sesüstü analizler
Akışkan yükü analizleri
Taşıt Aerodinamiği analizleri
Gemi Hidrodinamiği analizleri
Roket füze akış analizleri
Rotorcraft analizleri
Kanat-Gövde Flutter analizleri
yapılabilmektedir.

Karışımlar sanayinin ve endüstrinin birçok alanında özellikle kimya, petrokimya, gıda vb kimya temelli endüstrilerde akışkanların davranışlarını açıklayabilmek açısından oldukça önemlidir. Akışkan akışkan etkileşimi ise aerosol oluşumu, enjektör nozzle tasarımı, yanma verimi , tanecik birikimi (particle deposition), kirletici konsantrasyonu tespiti vb konuları incelemek için sıklıkla kullanılmaktadır. Akışkan-akışkan etkileşimi tek fazlı olabileceği gibi çok-fazlı olarak da incelenebilir. Akışkanların aynı fazda olmaları zorunluluğu yoktur hatta buna ek olarak akışkanlar analiz süresince faz değiştirebilir yoğunlaşabilir (condensation) , buharlaşabilir (evaporation) , daha küçük taneciklere ayrılabilir (seperation), çarpışabilir (collision). Analiz esnasında sayılan tüm etkiler eşzamanlı olarak incelenebilir.

Bina içi akış rejiminin görüntülenmesi
Hava difüzyon performans indeksinin ve hava değişme verimliliğinin hesaplanması (örnek olarak kirli havanın ne kadar süre ile tahliye edildiği)
Fagner indeksleri:

Ortamın standartlarca belirlenmiş olan sıcaklık aralığında olup olmadığının araştırılması, yapı ve yüzeylerin maruz kaldığı akışın belirlenmesi
Standartlarca belirlenmiş olan konfor sıcaklığının ortam içinde oluşup oluşmadığının belirlenmesi
Ortam içinde oluşabilecek olan küflenme ve nemlilik oranının belirlenmesi ve çiğlenme noktalarının belirlenmesi
Havalandırma veriminin hesaplanması ve gerekmesi halinde konum ve debi optimizasyonunun yeniden yapılandırılması
Hava konsantrasyon analizleri (hava içindeki gazların değişimlerinin zamana bağlı olarak grafiklerinin elde edilmesi). Eğer laboratuar koşulunda temiz bir oda varsa bunun içinde oluşabilecek toz ve parçacıkların oranının temiz odanın sınıfına göre uygun olup olmadığının belirlenmesi.

İnşaat sektöründe ise büyüyen ve yükseklikleri artan gökdelen köprü gibi yapılar geçmişe oranla daha fazla aerodinamik yüklere maruz kalmaktadır. Günümüzde aerodinamik yükler bina kararlılığı ve konforu açısından en önemli parametrelerden biri haline gelmiştir. Bu kapsamda bina yüzeylerine etkiyen kuvvetler ve doğal havalandırma için önemli olan rüzgar akış profili tespiti CFD yazılımları kullanılarak hesaplanabilir. Firmamız aerodinamik ve hidrodinamik disiplinlerinde yukarıda bahsi geçen bütün konularda yeterliliğe ve tecrübeye sahiptir. Firma kapsamında;

Bina üzerinde rüzgara bağlı olarak oluşacak yüklerin belirlenmesi
Bina üzerinde ve çevresinde oluşabilecek olan gürültü alanlarının belirlenmesi
Binanın dış yüzeylerinde bulunan hava alıklarının ve difüzörlerinin en verimli olacak şekilde konumlarının belirlenmesi

Elektronik kabinlerin ve kasaların, elektornik parçalarının tasarımında en önemli tasarım kriterleri, operasyonal şartların üstünde ısınma ve bu ısınmayı engelleyecek olan seçilen soğutma yönetmine göre tasarımıdır. Soğutma yöntemi genel olarak iki başlık altında toplanır:

Aktif soğutma (Zorlanmış Konveksiyon~Fan vb ürünler ile)
Pasif Soğutma (Doğal Konveksiyon~Pasif soğutucular Heat Sink ve Heat Pipe gibi)
Aktif soğutma, maliyeti yüksek, çalışma enerjisi isteyen ve gürültü yaratan sistemlerdir. Bu sebepten tasarımcılar operasyonel çalışma şartları içinde ısınmayı tutabildikleri sürece maliyeti düşük olan Pasif soğutma ve soğutucuları tercih etmektedir. Tasarımcılar eğer ki, aktif soğutma sistemleri kullanmak zorunda kalırlarsa da bu uygulamayı minimum olmasını istemekte ve buna bağlı olarak HAD simülasyonları ile optimum maliyet ve ısınma için elektronik parçaların kabin içerisindeki yer ve konumlarını değiştirilerek en düşük maliyetli ve en optimum ürünü üretilmeye çalışılmaktadırlar.

Kabin içi akış simülasyonları
Doğal ve zorlanmış konveksiyon analizleri
Kabin içi yerleşim optimizasyonu

Endüstride üretim ve kapasite artışı ve genel olarak tüm endüstrilere nüfuz etmiş yanma prosesleri yanma verimi ve buna bağlı kimyasal proseslerin analizini gerekli kılmaktadır. Yanma işlemleri oldukça kompleks dinamiklere sahip olup yüksek sıcaklıklar nedeni ile deneylere tabi tutulması oldukça zor proseslerdir. Yanma enerjiden havacılığa otomotivden kimyaya hemen hemen tüm endüstrilerin sürükleyici etmenidir. Artan yakıt maliyetleri , kirleticilere getirilen sınırlandırmalar enerji darboğazları yanmanın ve yakma proseslerinin önemini arttırmaktadır. Bu sebeple yanmanın dahil olduğu sektörler yanma veriminin iyileştirilmesi ve yanma ürünlerinin (emisyonların) tespiti için yanma modeline sahip CFD kodları kullanmaktadırlar. Bunların başlıca örnekleri içten yanmalı motorlar, yakma kazanları, eritme kazanları, uçak roket motorlarıdır. Bu kapsamda firmamız;

Motor içi yanma
Kömür yanması
Aerosol yanma
Emisyon tespiti
Yanma iyileştirmesi
Yakıt zamanlaması
analizler gerçekleştirilmektedir.

Binalarda toplu yaşam alanlarında ve toplu taşıma sistemlerinde yangın en büyük risklerden birini oluşturmaktadır. Çıkan yangınlarda ölüm ve yaralanmaların bir kısmı yükselen ısı nedeniyle olmaktayken diğer bir önemli kısım ise toksik gaz nedeniyle yaralanmakta veya ölmektedir. Bu nedenle binalarda yangın simülasyonları ve yangın esnasında asil ve yedek havalandırma sistemlerinin doğru konumlandırılması oldukça önemlidir. Havalandırma sistemleri hem insanların kaçışına izin verecek şekilde havalandırma yapabilmeli hemde yangını izole edebilmelidir. Bunun yanında kaçış planı ve rotaları hazırlamak amacıyla hangi bölgelerin tehlikeli seviyede zehirli gaz konsantrasyonuna sahip olduğu hangi bölgelerin insan kaçışına izin vermeyecek şekilde ısındığı bilinmelidir. Bu analizlerin tamamı firmamız bünyesinde yeterlilikle yapılabilmektedir.

Isı transfer olgusunda üç çeşit transfer mekanizması bulunmaktadır. Katı-katı arası ısı geçişine iletim, akışkan-katı arası ısı geçişine taşınım ve birbirne temas etmeyen yüzey veya katılar arasında herhangi bir ortama ihtiyaç duyulmadan yapılan ısı geçişine de ışınım adı verilmektedir. Hesaplamalı akışkanlar dinamiği yazılımları ile her türlü ısı geçiş problemleri çözülebilmektedir.