Os desafios da simulação fluido-estrutura (CFD-FEA)
Simulação fluido-estrutura é uma classe de simulação multifísica. Estas simulações representam, de forma geral, diferentes fenômenos físicos dentro de uma mesma modelagem.
Nessas aplicações, a não efetividade no dimensionamento e condições de operações podem portanto mascarar alguns dos resultados.
Por exemplo, ao não se considerar os carregamentos fluidos (carga de vento, marés etc) para as análises estruturais, falhas de dimensionamento podem eventualmente significar desastres de grandes proporções.
Importância da análise fluido-estrutura (CFD-FEA)
Para exemplificar, há o caso do naufrágio do navio de carga “MOL Comfort” no Oceano Índico.
À primeira vista, parece ser somente mais um incidente na indústria naval. Entretanto, a correta predição dos carregamentos provenientes das ondas do mar poderia evitar esse desastre, permitindo melhor dimensionar a estrutura do navio.
Diante da importância das simulações multifísicas, a plataforma Simcenter da Siemens disponibiliza condições fáceis e eficientes para o acoplamento fluido-estrutura.
STAR-CCM+ e Simcenter 3D
A versão 2206 do software STAR-CCM+ permite um formato de dados comum que é diretamente utilizado pelo software Simcenter 3D (de análise estrutural). Dessa forma a transferência de dados entre os softwares ocorra de forma fácil e eficiente. Em síntese, garante agilidade e confiabilidade nas análises fluido-estrutura.
Por exemplo, veja o caso de um barco que navega no mar e está sujeito ao carregamento dinâmico das ondas que podem eventualmente chegar a 1 metro de altura. Nesse contexto é desenvolvido um modelo CFD no software Simcenter STAR-CCM+ que considere a influência das ondas. Para esse modelo, assume-se que a pressão do fluido deforma o assoalho do barco.
Integração para análise fluido-estrutura
Conforme a simulação do barco navegando é desenvolvida, o software Simcenter STAR-CCM+ exporta as pressões no assoalho para um arquivo de dados. Em seguida os dados são exportados na malha nativa de CFD. A frequência corresponde ao tamanho do passo de tempo conforme avanço da solução. Desta forma, fica garantida a alta fidelidade dos dados no espaço e tempo.
Esse arquivo é então disponibilizado para a análise estrutural. Ao importá-lo no software Simcenter 3D, os dados são armazenados em formato de tabela. Os dados são finalmente interpolados no espaço e tempo para serem utilizados como carregamento para a análise estrutural.
Em síntese um único arquivo gerado faz a integração entre as análises fluido e estrutura, tornando a interação simples, porém de alta confiabilidade.
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