Accoppiamento CFD – Modelica

A fronte del notevole dettaglio di informazioni fornito dalle simulazioni 3D CFD, il Cliente è talvolta interessato a soluzioni ottenute con simulazioni 1D in grado di riprodurre il funzionamento di un intero impianto o l’evoluzione di un intero fenomeno fisico in tempo reale, con ordini di grandezza temporale nettamente inferiori, ma con dati in output di più immediata comprensione ed impiego. Se da una parte questo approccio può essere risolutivo e definitivo in fase di avamprogetto, lo stesso non può sempre dirsi in fase progettuale o, ancor di più, quando si ricerca l’ottimizzazione del prodotto. In entrambe queste fasi una conoscenza molto approfondita di quanto accade spesso semplifica l’attività dei progettisti e riduce il time-to-market (riducendo di conseguenza i costi).

Due sono dunque le esigenze, che fino a poco tempo fa potevano apparire antitetiche: da una parte la necessità di strumenti molto rapidi e leggeri, dall’altra quella di strumenti in grado di investigare nel dettaglio situazioni altrimenti difficilmente comprensibili. Il trait-d’union è rappresentato dai cosiddetti metamodelli o modelli surrogati: si tratta di modelli basati su semplici relazioni algebriche di immediata risoluzione in grado di sostituire il modello 3D dettagliato. Tali modelli, una volta inseriti in un tool 1D, si comportano esattamente come gli altri “blocchetti”, permettendo di risolvere problemi anche molto complessi in tempo reale; rispetto agli altri componenti essi sono basati su un bagaglio di informazioni più attinente alla realtà pratica specifica.

La loro realizzazione si basa su una grande quantità di dati relativi a fenomeni fisici specifici:

  • identificazione dei parametri che più influenzano l’evoluzione del fenomeno e/o del processo;
  • costruzione di un database popolato da numerosi dati 3D generati sia numericamente (CFD/FEM) sia sperimentalmente valutando gli effetti delle variazioni dei parametri precedentemente individuati;
  • individuazione e taratura di relazioni algebriche in grado di correlare input ed output presenti nel database.

L’accuratezza e la rispondenza alla realtà del modello surrogato ottenuto dipenderanno strettamente dalla ricchezza del database iniziale e dal range di validità nel quale viene impiegato rispetto a quello dal quale è stato estratto.

MetaModel