Sobriety, s.r.o.
Náměstí 1. května 63, 664 34 Kuřim
Tel.: +420 541 231 696, Fax: +420 541 231 272
www.sobriety.cz , info@sobriety.cz

Výpočty

výpočty Numerické simulace v dnešní době doplňují, nebo zcela nahrazují velkou část reálných experimentů. V oblasti technických výpočtů pokrýváme širokou paletu oborů, včetně těch nejnáročnějších, mezi které patří proudění tekutin nebo aeroakustika. Široký záběr nám umožňuje řešit komplexní problematiky, které vyžadují multidisciplinární přístup. K řešení využíváme prověřené komerční softwarové produkty a nejmodernější výpočetní hardware.

Externí aerodynamika

V oboru externí aerodynamiky se zaměřujeme zejména na výpočty odporových a vztlakových sil, působících na tělesa obtékaná vzduchem, které doplňují, nebo často i zcela nahrazují, reálné experimenty v aerodynamických tunelech. Největší význam má tento obor v automobilovém a leteckém průmyslu, ale své uplatnění nachází také například ve stavebnictví. Optimalizace tvarů z pohledu aerodynamiky jde ruku v ruce s trendem snižování energetických ztrát vozidel, a tedy s nižším dopadem na životní prostředí.

Příklady využití :

Stanovení vztlakových a odporových sil a koeficientů na objekty (vozidla, letadla či jejich komponenty)
Optimalizace dílů s ohledem na předchozí bod
Simulace nestacionárních dějů za obtékanými objekty (ovlivnění za sebou jedoucích vozidel)

Interní aerodynamika

V oblasti interní aerodynamiky se zabýváme řešením proudění plynů a kapalin v omezených prostorech. V obecných případech je třeba řešit problémy se stlačitelností média, viskozitami, turbulentním chováním a dalšími nelinearitami, což řadí toto téma k obtížným předmětům, nejen strojírenských aplikací. Cílem našich optimalizací je obvykle nalezení vhodného tvaru kanálů pro optimální proudění plynu, s ohledem na splnění definovaných požadavků, jako jsou minimální tlakové ztráty, maximalizace průtoků apod. Řešíme také optimalizace proudění v motorových prostorech automobilů za účelem efektivnějšího chlazení a navrhujeme tvary výstupních mřížek ventilačních okruhů automobilů.

Příklady využití :

Optimalizace sacích a výfukových potrubí
Simulace proudění ve spalovacích prostorech motorů
Proudění vzduchu v klimatizačním potrubí
Proudění v motorových prostorech vozů
Optimalizace tvaru kanálů
Proudění přes tepelné výměníky
Analýza úniku oleje kolem těsnění rotačních částí
Odlučování pevných částic a vodních kapek

Termodynamické výpočty

Chlazení / Zahřívání

Správným odvodem tepla z tepelně namáhaných součástí se zvyšuje jejich spolehlivost. Díky 3D CFD výpočtům můžeme posoudit nejen dostatečnost celkového odváděného tepla, ale také riziko vzniku lokálního varu. Pro chladicí systémy jsme schopni vhodně navrhnout nebo optimalizovat tepelné výměníky a zároveň zajistit jejich uspokojivé obsloužení chladícím médiem. V souvislosti se vzrůstajícími nároky na efektivitu a ekonomičnost všech systémů se zabýváme také využíváním odpadního tepla.

Příklady využití :

Vedení tepla v kapalinách, plynech a pevných látkách
Výpočet koeficientů přestupu tepla
Posouzení dostatečnosti chlazení, např. chlazení brzd
Optimalizace přívodu chladícího vzduchu
Návrh tepelných výměníků

Proudění ve spalovacím prostoru, turbínách a turbodmychadlech

Optimalizací proudění ve spalovacím prostoru lze dosáhnout lepšího naplnění válce nebo účinnějšího spálení paliva. Za využití nestacionárních výpočtů jsme schopni provádět tvarové optimalizace válců, pístů nebo sedel ventilů, a odhalit tak skrytý výkonový potenciál motoru. Stejně tak lze navrhnout efektivnější proudění turbodmychadlem a posoudit namáhání rozváděcích lopatek turbíny.

Příklady využití :

Optimalizace sacího a výfukového potrubí
Optimalizace tvaru spalovacího postoru, pístu, sedel ventilů
Výpočty rozložení tlaků na statorových lopatkách turbíny
Návrh tvaru výstupního difuzoru a potrubí turbíny turbodmychadla

Radiace

Tepelná radiace (sálání) hraje významnou roli především při vyšších teplotách sálajících objektů. K sálání dochází nejen mezi povrchy pevných látek, ale v závislosti na obsahu sálavých složek či částic sálají svým objemem i plyny. V oblasti radiace nejčastěji řešíme:

Příklady využití :

Ohřev v důsledku solární zátěže (např. ohřev kabiny automobilu, budov)
Ohřev/chladnutí povrchů sáláním (i ve spojení s konvekcí a kondukcí)
Sálání plynů při proudění a spalování (např. sálání spalin v turbodmychadle)
Sálání přes okna v HVAC aplikacích

Výpočty s fázovými změnami

Kondenzace

Provádíme výpočty zaměřené na úpravu vzduchu. Využití lze najít všude tam, kde je nutné dosáhnout určité kvality vzduchu, jako například u obytné místnosti nebo kabiny automobilu. Lze posoudit riziko vzniku kondenzátu, a zabránit tak škodám spojených s jeho vylučováním.

Příklady využití :

Úprava vzduchu v klimatizačním zařízení
Posouzení vzniku kondenzátu ze vzdušné vlhkosti

Odmrazování

Volné výhledové plochy vozu jsou nezbytnou podmínkou bezpečné jízdy dopravních prostředků. Díky 3D CFD výpočtům můžeme modelovat vývoj odmrazování oken v čase. Na základě výsledků jsme schopni navrhnout vhodné množství a směrování vzduchu jdoucího z ofukovačů, a zajistit tak řidiči co nejrychlejší výhled.

Příklady využití :

Odmrazování čelního skla
Odmrazování zpětných zrcátek

Var kapaliny

Var kapaliny v uzavřených soustavách může velmi negativně ovlivňovat pevnost a životnost technických konstrukcí a jejich korozi. Nerovnoměrný tepelný tok působí vznik termogalvanických článků a způsobuje korozi zvláště tam, kde přestupem tepla dochází ke změně mezi kapalným a plynným skupenstvím. Kontrolou geometrie kapalinového kanálu s ohledem na zajištění dostatečného chlazení jsme schopni označit oblasti ohrožené možným výskytem lokálního varu kapaliny.

Příklady využití :

Stanovení rozložení koeficientů přestupu tepla na stěnách potrubí a kanálů
Posouzení lokálního rizika varu chladící kapaliny v chlazených skříních turbodmychadel
Nalezení minimálního průtoku, pro který ještě nedochází k varu chladící kapaliny

Špinění / Prášení

Vícefázové výpočtové modely umožňují trasovat pohyb malých částic, jako je prach nebo vodní kapky, ve vzduchu. Tyto výpočty jsou hojně využívány například při návrhu odlučovačů pevných částic a definování rychlosti zanesení filtru.

Příklady využití :

Trasování pohybu malých částic, jako je prach nebo vodní kapky, ve vzduchu
Výpočet špinění filtrů
Návrh odlučovače pevných částic
Trasování pohybu částic v turbodmychadle za účelem posouzení rizika jeho poškození
Simulace špinění vozu

Akustika

Proudění tekutiny a plynu v průmyslových aplikacích je často doprovázeno vznikem nežádoucího hluku. Příčinou jsou nepatrné tlakové pulzace v tekutině, které nesou zpravidla o několik řádů menší energii než samotné proudění. V oboru aeroakustiky se nejčastěji věnujeme predikci generování a šíření hluků vyvolaných prouděním vzduchu.

Nejčastější řešené oblasti :

Generování/šíření nízkofrekvenčního hluku při obtékání (buffeting při otevřených bočních a střešních oknech vozidel)
Generování/šíření vysokofrekvenčního hluku při obtékání (pískání v důsledku obtékání tenkých spár)
Hluk generovaný při vstupu plynu např. do radiálního kompresoru
Hluk generovaný při výtoku tekutiny tryskou

Optimalizace

V optimalizaci parametrů komponent používáme řadu metod, které umožňují určit optimální nastavení v případě mnoha, často i protichůdných, požadavků zákazníků. Citlivostní analýzy a metody DOE implementované v optimalizačních metodách jsou schopny podat komplexnější pohled do řešeného problému.

Příklady využití :

Optimalizace tvaru kanálu k mezichladiči stlačeného vzduchu s ohledem na nejvyšší možný průtok chladícího vzduchu
Optimalizace tvaru zadní části automobilu za účelem snížení odporu vzduchu a zvýšení přítlaku
Optimalizace tvarování potrubí za účelem snížení tlakových ztrát

FEM analýzy

Mnoho problémů v praxi je multidisciplinárního charakteru, kdy dochází k interakci fluidní a strukturální mechaniky. Tato interakce je realizována silovým působením proudového pole na strukturální součást a přenosem tepla z proudového pole do strukturální části. V oblasti FEM výpočtů řešíme působení proudového pole na změny v zatěžované strukturální součásti, a následně pak problematiku únavové životnosti. Pro validace používáme experimentů a kontaktních i optických měření, které realizujeme za vysokých teplot, a to až do 1200°C.

Termomechanické a pevnostní výpočty

Poskytujeme služby z oblasti návrhu a vývoje konstrukčních dílů. V návaznosti na znalost rozložení teplotního pole v tělese řešíme elastoplastické analýzy s cílem odhalit kritická místa v konstrukcích. Analýzy mohou také obsahovat zahrnutí vlivu tečení materiálu, kdy jejich výsledkem budou vizualizace počtu cyklů do iniciace trhliny v oblasti nízkocyklové i vysokocyklové únavy. Vytváříme rovněž metodiky pro vyhodnocení plastických deformací a validaci použitím kontaktních i bezkontaktních měření.

Nejčastější řešené oblasti :

Statické a dynamické analýzy distorzí konstrukce vlivem tepelného zatížení
Transientní tepelné analýzy za účelem identifikace kritických míst
Analýzy tečení materiálu
Kombinované elastoplastické analýzy se zahrnutím vlivu tečení materiálu
Simulace plastického tečení materiálu (Thermal Ratcheting)
Optimalizace součástí pro eliminaci teplotní napjatosti
Statické a dynamické analýzy konstrukčních dílů z kovů, keramik a kompozitních materiálů
Simulace interakce proudění a struktury (FSI)
Optimalizace tvaru, váhy, pevnosti a průhybu
Napjatostně-deformační analýzy s hyperplastickými modely (elastomery, plasty, měkké tkáně)
Měření materiálových charakteristik a vyhodnocení parametrů materiálových modelů (Mooney-Rivlin, Ogden …)
Analýzy zbytkové napjatosti v tělese a přepočet měřených hodnot na skutečná napětí a deformace na obecných objektech s uvažováním plasticity

Únava materiálu a lomová mechanika

Nabízíme výpočty z oblasti lomové mechaniky a únavy materiálu. Věnujeme se metodám hodnocení teplotní únavy a eliminaci nákladů potřebných pro získání parametrů popisujících únavový model. Pro návrh experimentu za účelem identifikace parametrů únavového modelu využíváme metod DOE v kombinaci s akcelerovaným testováním. Pro validaci využíváme bezkontaktních optických metod analýzy obrazu.

Příklady využití :

Vylepšený popis únavového modelu a jeho inženýrská implementace
Návrh vzorků pro nízkonákladové měření parametrů únavového modelu
Návrh metodik pro vyhodnocení zbytkové životnosti
Validace metodiky na skutečných součástech
Analýzy vzniku trhlin a analýza růstu trhlin v tělesech
Stanovení zbytkové životnosti
Analýza porušených těles
Návrh opatření proti vzniku trhlin, příp. pro zpomalení jejich růstu
Optimalizace počtu cyklů do iniciace trhliny