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“Il supporto degli ingegneri di SimScale è stato fondamentale per ottenere risultati rapidi e accurati, nonché per superare eventuali ostacoli minori incontrati nel processo.” Dr.Filip Janasz (autore dell’articolo originale in lingua inglese)
Da un’articolo del Dr. Filip Janasz (29.03.18)
LA SFIDA
Analisi della distribuzione della temperatura e del flusso di calore per la progettazione di un sistema di reattori da laboratorio

Gli ingegneri SYSTAG & SIMSCALE hanno accettato ed affrontato la sfida: Ottimizzare uno dei prodotti di punta SYSTAG ,il sistema di reattori da laboratorio FlexyCUBE. FlexyCUBE è un reattore da laboratorio controllato che supporta gli ingegneri di processo nelle analisi rischi, nell’ottimizzazione di processi in parallelo e nel DoE(Design of Experiment). L’obiettivo principale era quello di migliorare il dispositivo per ottenere range di temperatura interna uniformi.

Come primo passo, il team voleva ottenere informazioni dettagliate sulla distribuzione della temperatura e del flusso di calore nell’attuale gruppo del reattore. Invece di condurre misurazioni invasive e prolungate, hanno deciso di impiegare il CAE con SimScale per raccogliere i dati necessari. Il Computer-Aided Engineering (CAE) consiste nell’uso di software informatici per la simulazione delle prestazioni. L’uso di simulazioni numeriche ha consentito di avviare il progetto in modo efficiente ed economico.Negli ultimi passaggi, sulla base delle informazioni ottenute, il team ha continuato a modificare i punti di strozzatura identificati per il flusso di calore. Hanno applicato simulazioni CAE per testare la costruzione ottimizzata del dispositivo, senza che vi fosse la necessità di produrre iterazioni di progettazione intermedie.

Per l’articolo originale in lingua Inglese clicca qui

breve Short del case study su YouTube
La chiave della vittoria con SimScale:                                            Simulazioni di trasferimento di calore per testare il FlexyCUBE

Il team ha iniziato conducendo alcuni esperimenti con FlexyCUBE, per raccogliere dati e comprendere il comportamento generale del dispositivo. Sulla base dei risultati, sono stati in grado di definire condizioni al contorno realistiche che sono state poi applicate ai calcoli del trasferimento di calore. Gli elementi del dispositivo sono stati modellati e importati in SimScale dove sono state effettuate simulazioni di trasferimento di calore termostrutturale a stato stazionario.

Risultato raggiunto:                                                                                          La variazione del flusso di calore nel dispositivo ridotta di oltre il 60%

Dopo la post-elaborazione dei dati, i primi calcoli hanno rivelato alcune non uniformità nei campi di temperatura nel contenitore del reattore. Il team di SYSTAG ha introdotto modifiche alla progettazione che sono state ulteriormente testate con SimScale. Passo dopo passo, iterazione dopo iterazione, il flusso di calore e le distribuzioni della temperatura sono stati omogeneizzati in modo soddisfacente. La variazione complessiva del flusso di calore nel dispositivo è stata ridotta di oltre il 60% nei punti misurati. In totale, hanno eseguito oltre 50 simulazioni su macchine a 4 e 16 core con un tempo medio di 25 minuti. Il progetto finale è stato prodotto e testato presso SYSTAG, dove gli ingegneri hanno ottenuto la verifica sperimentale dell’ottimizzazione del flusso di calore. La prototipazione virtuale con SimScale ha consentito loro di risparmiare una notevole quantità di tempo di sviluppo e di migliorare le prestazioni della linea FlexyCUBE.

Il prototipo del dispositivo SYSTAG aveva un tempo di consegna di 7 settimane. “Considerando che abbiamo realizzato 4 prototipi virtuali con SimScale, potremmo dire di aver risparmiato 28 settimane di tempi di consegna/produzione dei prototipi, oltre a circa 10.000 franchi per i costi di produzione”,  Martin Ritterath, responsabile software, ingegneria e servizi.
  • Configurazione sperimentale del FlexyCUBE
  • Modello CAD del FlexyCUBE (a sinistra) e campo del flusso di calore all’interno del dispositivo (a destra)
  • FlexyCube :Flessibile nella configurazione,flessibile nel formato, flessibile in pressione
  • Sezione perpendicolare attraverso il campo del flusso di calore (a sinistra) e attraverso il campo della temperatura (a destra)
  • Il FlexyCube: Efficiente nel costo, efficiente nell’adattabilità,efficiente, veloce e preciso nel controllo sino all’endpoint.
  • Sezione trasversale : Attraversamento dell campo del flusso di calore all’interno del FlexyCUBE