תכנון מחליפי חום מתקדמים באמצעות שילוב SOLIDWORKS ופלטפורמת ה-3DEXPERIENCE
מחליפי חום הם רכיבים קריטיים בתעשיות כמו רכב, תעופה ואנרגיה. הדרישה למחליפי חום יעילים, קומפקטיים וקלי משקל מייצרת אתגרים רבים בתכנון בעזרת שיטות התכנון המסורתיות.
גיחה קצרה מ SOLIDWORKS ל 3DEXPERIENCE מאפשרת לקבל כלים מיוחדים שיאפשרו לכם לקחת את תכן מחליפי החום לשלב הבא. חברת Dassault – SOLIDWORKS פיתחו מספר כלים מיוחדים בשביל המטרה הזאת – xGenerative Design ו- Lattice Designer . בבלוג זה נראה כיצד כלים אלה מאפשרים יצירת מחליפי חום מהדור הבא.
תכנון הליבה של מחליף חום
מחליף חום קלאסי, כמו מחליף חום מסוג shell and tube בנוי לרוב מצינורות דקים דרכם עובר אחד מהנוזלים (נוזל או גז). מעטפת גלילית עוטפת את הצינורות, דרכה עובר הנוזל השני, הזורם מסביב לצינורות. לוחות שטוחים מחזיקים את הצינורות במקומם בקצוות המעטפת אשר מונעים ערבוב בין הנוזלים. מחסומים פנימיים במעטפת שתפקידם לכוון את זרימת הנוזל, להגביר את המגע עם הצינורות ולשפר את יעילות מעבר החום.
תהליך תכנון וייצור של מחליף חום כזה הוא מורכב, יקר ומוגבל בגאומטריות שניתן לייצר. אם כניסת טכנולוגיית הדפסת התלת-מימד, נפתחו מגוון אפשרויות חדשות – קלות יותר לייצור ויעילות יותר בזכות הייכולת להתקרב לצורות אורגניות(בעלות יעילות גבוהה יותר). הבעיה העיקרית עכשיו היא כייצד לתכנן את הצורות האלו?
אפליקציית Lattice Designer ב 3DEXPERIENCE ממלא תפקיד מרכזי בתכנון מבנים אורגניים עם יחס שטח פנים לנפח גבוה—גורם קריטי למחליפי חום.
כך זה עובד:
- מבני Lattice מתקדמים: תפקיד Lattice Designer מאפשר למהנדסים ליצור גיאומטריות הלאטיס מסוג TPMS (למשל Gyroid או Neovius ועוד..) אשר ממקסמות את יעילות העברת החום. מבנים אלה ניתנים להתאמה לאופטימיזציה של שטח הפנים תוך מזעור השימוש בחומר, מה שהופך את מחליף החום ליעיל וקל משקל.
- תכנון פרמטרי: מהנדסים יכולים להגדיר פרמטריים כדי להתאים את מבני הלאטיס בהתאם לדרישות תרמיות ומבניות ספציפיות. גמישות זו מאפשרת בדיקה של תצורות שונות מבלי להתחיל מאפס.
- אינטגרציה חלקה: העיצובים שנוצרו ב Lattice Designer יכולים להשתלב בצורה חלקה בתוך מכלולים גדולים יותר שתוכננו ב SOLIDWORKS, מה שמבטיח תאימות עם תכנון המערכת הכוללת.
וולידציה של מחליפי החום
על מנת לתכנן מחליף חום יעיל, חייבים, לבצע אנליזת זרימה CFD בשביל לבדוק את התכנון. ב 3DEXPERIENCE קיימת יכולת כזאת. FMK Fluid Engineer משלים את Lattice Designer על ידי מתן אפשרות לסימולציה ואופטימיזציה של זרימת נוזלים ומעבר חום. זהו כלי CFD המסוגל להריץ אנליזות זרימה איכותיות לגאומטריות מורכבות כמו מבני לאטיס.
תכנון מבני לאטיס מתקדמים וצלעות קירור חיצוניות
אפליקציית xGenerative Design מאפשרת למתכננים מכניים ליצור גיאומטריות מורכבות בצורה תיכנות וויזואלי, באמצעות אלגוריתמים וסקריפטים. תיכנות וויזואלי או Visual Scripting זוהי שיטת תכנות של מבנים מורכבים שקשה לתכנן בצורה המסורתית.
Photos from youtube webinar by goengineer
שמירה בפורמט SLD:
פתיחה של המודל ב SOLIDWORKS:
הסינרגיה בין כל הכלים
השילוב של ה Lattice Designer , ה xGenerative Design ו-FMK Fluid Engineer יוצר יכולת לבצע תכנון אחד עם כל הכלים המתקדמים האלו באותה סביבה של ה 3DEXPERIENCE עם קישוריות ל SOLIDWORKS. כמו כן, בפלטפורמה ניתן למצוא כלים שיבצעו סימולציה של תהליך ההדפסה של המחליפי החדשים(היות וזאת הדרך היחידה לייצר אותם).
הנה מספר דוגמאות ליישומים בתעשייה:
- בתעשיית הרכב: מחליפי חום קומפקטיים ויעילים חיוניים למערכות קירור סוללות של רכבים חשמליים..
- אנרגיה: במערכות אנרגיה מתחדשת, כגון תחנות כוח סולאריות, מחליפי חום מותאמים משפרים את היעילות והאמינות הכוללת.
סיכום
השילוב של 3DEXPERIENCE בעבודה עם SOLIDWORKS מאפשר התקדמות משמעותית בתכנון מחליפי חום. על ידי שילוב תכנון גנרטיבי וסימולציה זרימה מיוחדת, מהנדסים יכולים ליצור מחליפי חום חדשניים ובעלי ביצועים גבוהים, המותאמים לדרישות התעשייה המודרנית. גישה זו מרחיבה את גבולות האפשרי בטכנולוגיית מחליפי החום.
עתיד תכנון מחליפי החום כבר כאן והוא מונע על ידי תכנון גנרטיבי וסימולציה. אתם מוזמנים לפנות אליינו לקבלת פרטים נוספים.
