Verifieer en valideer je ontwerp met SOLIDWORKS Flow Simulation

Een goed ontwerp kan niet zonder verificatie en validatie. Of je ontwerp nu aan bepaalde eisen moet voldoen of je simpelweg ontwerpfouten wil voorkomen, je moet je ontwerp toch even checken of misschien zelfs tot op de bodem analyseren.

Verificatie en validatie kun je doen door prototypes te maken en deze te testen. Het nadeel is dat dat veel geld kost. Niet alleen het prototype en het testen zelf, maar ook de tijd die je weer steekt in het – relatief lukraak – aanpassen van je ontwerp. Het kan véél simpeler en goedkoper door je model in de ontwerpfase virtueel te testen met de Simulation oplossingen van SOLIDWORKS.

Het handige aan SOLIDWORKS is dat het ontwerpproces en verificatieproces met elkaar verbonden zijn. Dat betekent dat je gemakkelijk wijzigingen maakt in je ontwerp als uit de virtuele test blijkt dat er iets moet veranderen. Bovendien signaleer je ontwerpfouten vroeg in het proces zodat je op tijd kan bijsturen.

Maar wie zegt dat SOLIDWORKS Simulation zelf gevalideerd is? Wie controleert de software waarmee je je model virtueel test? Kortom: hoe betrouwbaar zijn deze oplossingen van SOLIDWORKS? Nou, die zijn stiekem heel betrouwbaar.

In dit blogartikel probeer ik je te laten zien waarom de voorspellingen die SOLIDWORKS Flow Simulation – waar je gas- en vloeistofstromen in en rond je model mee kunt nabootsen – vrijwel altijd aansluiten bij de praktijk.

Hoe is Flow Simulation ontworpen?

SOLIDWORKS heeft al zijn software om digitaal te testen, dus ook Flow Simulation, gemaakt voor engineers en níet voor academici. Je hoeft dus geen PhD in de natuurkunde te hebben om met de Simulation pakketten te werken en er de gewenste resultaten uit te halen.

Dat betekent ook dat Flow Simulation gebouwd is om snel ontwerpproblemen op te lossen. Daarbij heeft SOLIDWORKS rekening gehouden met vier typische karaktereigenschappen van engineers. Pas op: neem het niet persoonlijk en don’t shoot the messenger!

1. Engineers beginnen gelijk aan het ontwerp in SOLIDWORKS en hebben geen tijd om via de traditionele werkwijze een Computational Fluid Dynamics (CFD) analyse op te zetten. Gelukkig is Flow Sim direct geïntegreerd in SOLIDWORKS!
2. Engineers zijn geen Einstein. Ze hebben over het algemeen niet zo veel kennis van CFD, vloeistofdynamica en numerieke algoritmes. Nemen we je niet kwalijk hoor!
3. Engineers willen snel geometrische varianten maken. Je wil automatisch kunnen meshen. Met andere woorden: je voelt je snel in een (drie)hoekje gedreven.
4. Engineers vinden CFD vaak iets wat ze er eventjes bij moeten doen, dus het moet snel en gebruiksvriendelijk zijn. SOLIDWORKS zegt niet dat je ongeduldig bent, maar het moet niet te lang duren.

SOLIDWORKS heeft met al deze dingen rekening gehouden. Flow Simulation werkt soepel omdat het rekening houdt met jou als engineer. Het is rechtstreeks geïntegreerd in SOLIDWORKS, kan geautomatiseerd meshen, gemakkelijk variaties van een product maken en eenvoudig pre- en postprocessen. Hiermee behaal je betrouwbare en nauwkeurige resultaten en het kost je zo min mogelijk moeite.

Hoe helpt Flow Simulation je bij verificatie en validatie?

Verificatie is het oplossen van vergelijkingen op de juiste manier.

Validatie is controleren of je de juiste vergelijkingen oplost.

SOLIDWORKS Flow Simulation werkt met vier classificatieniveaus in de V&V procedure.

De eerste twee niveaus zijn fundamentele testen en valideringen. Denk bijvoorbeeld aan natuurkundige of wiskundige wetten.

De laatste twee niveaus zijn meer gericht op industrie specifieke vragen. Voor een volledige validatie heb je alle niveaus nodig. Hiermee kun je alle veel voorkomende CFD-vraagstukken oplossen.

Figuur 1: De vier niveaus van verificatie en validatie in SOLIDWORKS.

We hebben het overzichtje even naar het Nederlands vertaald.

Validatie van SOLIDWORKS zelf

Leuk dat SOLIDWORKS vier niveaus van verificatie en validatie kent, maar waar het omgaat is dat de uitkomsten kloppen. Je wilt nu wel eens zien dat de uitkomsten van SOLIDWORKS Flow Simulation valide zijn. Toch?!

In de onderstaande figuren geef ik je voor twee niveaus voorbeelden van de uitkomsten van SOLIDWORKS Flow Simulation vergeleken met de theorie (natuurkundige en wiskundige wetten) en de praktijk (uitkomsten van fysieke tests).

Fundamenteel: luchtstroom over een verwarmde plaat

Volgens natuurkundige wetten zouden de luchtstromen het verloop hebben volgens de blokjes op onderstaande grafieken. De lijn laat zien wat Flow Simulation berekend heeft. Zoals je ziet, komen de resultaten van Flow Simulation – natuurlijk – overeen met de wetten van de fysica. SOLIDWORKS Flow Simulation is dus niet gebaseerd op nattevingerwerk, maar op natuurwetten.

 Industriële validatie: het gedrag van een cycloonfilter van een stofzuiger onder hoge temperaturen

De verschillende onderdelen van een cycloonfilter.

Dit grafiekje laat zien hoe het cycloonfilter presteert onder verschillende temperaturen. Hierbij zijn de daadwerkelijk gemeten waarden in een grafiek als punten afgezet tegen de berekeningen van Flow Simulation (gekleurde lijnen). De range van de gemeten waarden is uitgedrukt als een verticaal lijntje.

Zoals je ziet, vallen de waardes die Flow Simulation heeft berekend over het algemeen binnen de range van gemeten waardes. De resultaten komen dus wederom goed overeen! Uiteraard verschilt het hier en daar ook een beetje, bijvoorbeeld als gevolg van het gekozen materiaal. Maar dan nog is Flow Simulation duidelijk nauwkeurig genoeg om op basis hiervan je ontwerp te optimaliseren.

Conclusie

Kort gezegd: SOLIDWORKS Flow Simulation is betrouwbaar en levert nauwkeurige resultaten op. Het helpt je om je ontwerp te valideren en verifiëren, zodat je ontwerpfouten vroeg in het proces kunt opsporen en verhelpen. Zo kun je een hoop geld besparen op prototypes en fysieke testen.

Omdat Flow Simulation is geïntegreerd in SOLIDWORKS is het makkelijk om aan de hand van de analyse wijzigingen in je ontwerp door te voeren. Je voorkomt ook dat je werk opnieuw moet doen. Bovendien kun je validatie en verificatie gebruiken om aan normeringen en codes te voldoen.

SOLIDWORKS Flow Simulation maakt met beperkt computervermogen toch accurate berekeningen. Een onmisbare tool voor engineers dus! Wil je meer weten? Ga dan naar de pagina Flow Simulation. Of ben je helemaal overtuigd? Vraag dan een gratis adviesgesprek aan via het formulier aan de zijkant.