Akış problemleri genel olarak iç ve dış olmak üzere ikiye ayrılmaktadır. İç akış analizleri temel olarak kapalı bir cismin içinden geçen akış olarak tanımlanmaktadır. Dış akış analizleri ise bir tasarımın veya sistemin üzerinden geçen akışın oluşturduğu etkiler incelenmektedir. Bu akış problemleri, akışın rejimine bağlı olarak (laminer veya türbülanslı) ANSYS-CFD tarafından en iyi yaklaşımla doğru ve hızlı bir şekilde çözümlenmektedir. Endüstrideki akış problemlerinin büyük bir çoğunluğu türbülanslı akış rejimine sahiptir. Rejimin türbülanslı olduğu durumlarda akışkanın dokunduğu yüzeylere ya çok ince sınır tabakaları oluşturulmakta ya da uygun duvar fonksiyonları seçilerek çözümleme sağlanmaktadır. İç ve dış akış analizleri havacılık, savunma, otomotiv, inşaat, gemi inşa, nükleer ve makine gibi oldukça yaygın bir endüstriyel uygulama alanına sahiptir. Çoğunlukla manifold, egzoz, soğutma, pompa vb. sistemlerde iç akış; rüzgar türbini, uçak, araba gibi tasarımlarda ise dış akış analizleri kullanılmaktadır

Isı transferi problemleri, özellikle makine mühendisliği başta olmak üzere mühendislik ve teknolojinin hemen hemen tüm alanlarında kritik öneme sahiptir. Bilim insanları on yıllardır ısıl enerjiyi aktarmak, kullanmak ve depolamak için gereken bileşenleri ve sistemleri hem tasarlayıp hem de optimize ederek bu sorunları çözmek için çalışmalar yapmaktadır. Isı, iletim, taşınım ve ışınım olmak üzere üç farklı mekanizmayla aktarılmaktadır. Isı iletimi, ısının yüksek sıcaklıklı bir bölgeden düşük sıcaklıklı bir bölgeye moleküler hareket yoluyla aktarılma işlemidir. Isı taşınımı ise makroskopik sıvı hareketiyle, yüzey boyunca akan sıvının çarptığı katı yüzeyden farklı bir sıcaklığa sahip olduğunda meydana gelmektedir. Işınım ise sonlu sıcaklığa sahip bir cismin enerjisini elektromanyetik dalgalar şeklinde yayması ile gerçekleşir. Bu yollarla aktarılan ısı ANSYS-CFD yazılımları ile çözümlenmektedir.

Endüstriyel karıştırma ve ayırma sistemlerindeki karmaşıklığın ve deneysel maliyetinin artışı, proje sahiplerinin sayısal çözümleme yöntemlerini tercih etmesine yol açmıştır. Birçok karıştırma ve ayırma sıvı simülasyonu, çok fazlı akışları içermektedir. Sıvı simülasyonun; kaynama, kavitasyon, çok fazlı akışların dağılımı, karışmayan akışlar ve parçacıklı akışlar gibi birçok türü bulunmaktadır. Bir akışın çok fazlı akış olarak tanımlanabilmesi için en az iki fazın bir arada bulunması gerekmektedir. Çok fazlı akış problemlerine örnek olarak buz-su karışımları, kan enzimlerin testi, temiz içme suyu filtrasyon sistemi vb. verilmektedir. ANSYS-Fluent, içerdiği kapsamlı türbülans ve fiziksel modeller ile sıvıların, katıların ve gazların nasıl etkileşime girdiği gibi karmaşık problemlerin doğru bir şekilde simüle edilerek sistemin performansını en iyi şekilde tahmin edilmesini sağlamaktadır.

Sıvı akışı çarptığı katı nesnelere basınç uygular ve onları deforme edebilir. Bu deformasyon da karşılığında, nesnenin etrafındaki sıvı akışını etkileyebilir.ANSYS çoklu fizik ile bu kuvvetlerin etkileşimi doğru bir şekilde hesaplanabilir, böylece ürününüzün performansını optimize edebilirsiniz.

Akışkan ve yapısal simülasyonları aynı anda hem kurulur hem de çözülür. Çözümleme devam ederken veriler iki çözücü arasında otomatik olarak aktarılır. Bunun bir örneği, bir uçak kanadı etrafındaki akışı modellerken yapısal deformasyonu da hesaplamak için basınç yüklerini yapısal çözücüye aktarmak olabilir. Yapısal deformasyon da akışı tekrar hesaplamak için CFD çözücüsüne geri aktarılacak ve bu süreç analiz tamamlanana kadar tekrarlanacaktır.

Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği (HAD), yanma reaksiyonlarının meydana geldiği akışları simüle etmek için kullanılabilir. Yanma analizleri ve kimyasal reaksiyonlar en zorlu HAD uygulamaları arasındadır. Reaksiyona giren akışların ve yanma kimyasının etkilerini anlamak ve tahmin etmek, özellikle ulaşım, enerji üretimi ve malzeme işleme endüstrilerinde rekabetçi ürünler geliştirmek için oldukça önemlidir. Kimyasal reaksiyonlar ve yanma analizleri endüstriyel anlamda; gaz türbinleri, kazanlar, yakıcılar, ısıtıcılar, fırınlar ve içten yanmalı motor tasarımlarının enerji verimliliğini ve yakıt esnekliliğinin artırımı gibi geniş bir uygulama alanına sahiptir.

Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği’nde optimizasyon; belirlenen amaç doğrultusunda belirli kriterlerin sağlanarak sistemi karşılayan en uygun çözümün elde edilme süreci olarak ifade edilmektedir. Tasarladığınız bir ürünü veya tasarlanmış bir ürünün özelliklerini (örneğin; basınç düşümünü en aza indirmek, sürtünmeyi azaltmak, kaldırmayı artırmak veya ısı transfer oranını iyileştirmek gibi) geliştirmek için şekilsel veya sistemsel olarak optimizasyon yapılabilmektedir. ANSYS yazılımı kullanılarak minimum çaba ile parametrik analizler hazırlanabilmekte ve hızlıca istenilen sonuçlara ulaşılabilmektedir.

İndirgenmiş modeller (Reduced Order Model – ROM), tam bir 3D simülasyona kıyasla doğruluktan ödün vermeden simülasyon sürenizi önemli ölçüde hızlandırabilir. ROM’lar, gereken çözüm süresini veya depolama kapasitesini azaltmak amacıyla oluşturulan, tam sistemin temel davranışlarını ve baskın etkilerini koruyan basitleştirilmiş versiyonlarıdır.

ROM’ların, mühendislere ve tasarımcılara birçok yönden yardımcı olabilecek özellikleri vardır:

• Kullanım kolaylığı
• Gerçek zamanlı simülasyonlar oluşturabilme
• Düşük depolama alanı ihtiyacı
• Büyük sistem simülasyonlarının verimli bir şekilde modellenmesi

Turbomakine, akışkan simülasyonlarının en faydalı ve en zorlu olanıdır. ANSYS, modellemeden ağ oluşturmaya, çözümlemeden son işlemeye kadar simülasyon sürecinin her aşamasında yenilikler sunar. İster bir jet motoru, ister rüzgar türbini veya turboşarj tasarlayın, ANSYS mümkün olanın sınırlarını genişletmenize yardımcı olur, böylece ürününüzün performansını ve verimliliğini en üst düzeye çıkarabilirsiniz.

Kompresörler, türbinler, pompalar, fanlar, üfleyiciler, turboşarjlar ve turbo pompalar gibi dönen makinelerin tasarımını optimize etmek büyük avantajlar sağlar. Prototiplere ve fiziksel testlere yatırım yapmadan önce, gelişmiş sistemlerinizi uygun maliyetli ve düşük riskli bir şekilde sanal dünyada oluşturmanıza, test etmenize ve doğrulamanıza olanak tanıyan bir çözüme ihtiyacınız var. Bu noktada devreye giren Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği analizleri ile bu çözümlere ulaşmanız mümkün.

Doğadaki akışların büyük bir kısmı türbülanslı akış rejimine sahiptir ancak tüm akış uygulamaları için geçerli tek bir türbülans modeli olmadığından kullanıcı, kendi simülasyonuna uyan modeli belirli parametreler ve belirli seçenekler arasından seçmelidir. Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiğinde en basit görünen akışların bile modellenmesi oldukça karmaşıktır. Türbülansı hesaba katarsak bu karmaşıklık katlanarak büyür.

Akıştaki türbülans fiziğini modellemek için doğru yöntemi seçmek oldukça önemli ve kafa karıştırıcıdır. Türbülans, Navier-Stokes denklemleriyle tam olarak tanımlanabilirken, büyük kaynak gereksinimleri nedeniyle doğrudan nümerik simülasyonlar pratik değildir. Peki, tasarıma özgü zorluklarınızı karşılamak için mevcut birçok türbülans modeli arasından nasıl seçim yaparsınız? Uzman rehberliği ile. Doğru türbülans modeli seçimi tüm sistemin çözüm doğruluğunu artıracaktır. ANSYS, kritik bir akış fenomeni olan türbülansı çözümlemek için ihtiyaç duyacağınız çok çeşitli model formülasyonları ve yaklaşım stratejileri sunar.