Progettazione virtuale per migliorare l’efficienza progettuale dei sistemi idraulici

Virtual Engineering Improves Efficiency of Hydraulic System Design - hydraulic tanks - Parker HannifinIn diversi settori industriali, da quello manifatturiero a quello fuoristrada, la gestione efficiente delle risorse di progettazione è più importante che mai, dal momento che le imprese si trovano ad affrontare una crescente richiesta da parte dei clienti di un rendimento elevato al massimo delle prestazioni e dell’affidabilità. I team di progettazione sono alla costante ricerca di nuovi modi per migliorare i sistemi idraulici e le tecnologie esistenti senza ridurre l’integrità progettuale. L’applicazione di simulazioni ad alta fedeltà è una delle modalità sfruttate dai progettisti di sistemi per utilizzare la tecnologia allo scopo di ottenere risultati migliori.

Nella produzione di sistemi idraulici mobili, ad esempio, lo scopo dei produttori è l’elaborazione di soluzioni affidabili, efficienti e convenienti. Le capacità predittive dei più moderni strumenti informatici, che offrono una precisione paragonabile a quella delle condizioni reali, permettono agli ingegneri di comprendere meglio i fenomeni logici e prendere decisioni razionali nello sviluppo dei sistemi. Queste tecnologie di simulazione basata sulla fisica favoriscono pratiche di sviluppo condiviso dei prodotti tra CAD, PDM e sistemi di gestione fornitori, di fatto mettendo in pratica l’innovazione come risposta ai requisiti di progettazione. 

Virtual Engineering Improves Efficiency of Hydraulic System Design - Design Innovation Through High-Fidelity Simulations White Paper Download - Parker Hannifin - Parker HannifinPer scoprire in che modo è possibile sfruttare le simulazioni come strumenti di progettazione, leggete il case study in cui è descritta in dettaglio la meccanica strutturale e dei fluidi dei serbatoi idraulici, presentato nel nostro whitepaper “Design Innovation Through High-Fidelity Simulations” (L’innovazione progettuale attraverso le simulazioni ad alta fedeltà)

 

 

 

Progettazione di serbatoi idraulici

Definire un miglior progetto strutturale per i sistemi idraulici è un problema sempre attuale. Una pratica saggia consiste nell’esplorare tutte le dimensioni possibili della fisica allo scopo di ottenere la soluzione migliore. La progettazione di serbatoi idraulici offre un esempio interessante di efficacia della progettazione virtuale. Qui è possibile servirsi delle capacità predittive delle più avanzate simulazioni informatiche per esaminare modelli degli effetti di una serie di condizioni, tra cui:

L’impatto del flusso e della pressione

I serbatoi idraulici sono soliti ricevere corpi estranei con proprietà chimico-fisiche diverse dal flusso della conduttura di ritorno.  Malgrado sia possibile separare i contaminanti solidi dal flusso d’olio mediante un filtro sulla conduttura di ritorno, quest’ultimo può essere attraversato da bolle d’aria che poi entrano nel serbatoio. Di conseguenza, possono verificarsi improvvise variazioni di pressione che possono causare la cavitazione e portare alla cavitazione e carichi termici variabili.

Temperatura e flusso del fluido

La temperatura del fluido nella conduttura di ritorno definisce le condizioni operative del sistema e viene trasmessa alla struttura interna del serbatoio, con la superficie esterna soggetta alle condizioni ambientali. Questo provoca variazioni di temperatura considerevoli nella struttura del serbatoio. 

Meccanica strutturale

Il comportamento strutturale del serbatoio idraulico in risposta a flusso, pressione e carichi termici variabili costituisce un problema di tipo multi-fisico per ciò che concerne il movimento delle bolle, la turbolenza, la trasmissione del calore e le dinamiche strutturali. 

Creazione di modelli di interazione fluido-struttura (FSI)

La creazione di modelli di interazione fluido-struttura (FSI) offre l’opportunità di introdurre e regolare le variabili, nonché di valutare le alternative di progetto a una velocità di gran lunga superiore rispetto alla creazione di prototipi. Questo consente al team di progettazione di esaminare contemporaneamente diverse alternative, ottenendo soluzioni più rapide per migliorare il prodotto.

Virtual Engineering Improves Efficiency of Hydraulic System Design - Hydraulic tank funnel configurations examined - Parker Hannifin

Conclusioni

Le più importanti tendenze di progettazione quali ibridazione, 5G, sistemi autonomi, ecc. stanno modificando radicalmente i prodotti e i processi in numerose discipline. Applicare la realtà virtuale alla fase di progettazione è molto più rapido ed economico che ricorrere alla tradizionale creazione di prototipi e al collaudo. In più, le simulazioni ad alta fedeltà hanno un innegabile valore grazie al fatto, ad esempio, che suggeriscono i materiali più adatti, le tolleranze adeguate, i metodi di produzione più appropriati, etc. : tutto questo comporta un’efficiente gestione delle risorse di progettazione.

Virtual Engineering Improves Efficiency of Hydraulic System Design - Design Innovation Through High-Fidelity Simulations White Paper Download - Parker Hannifin - Parker HannifinScaricate il nostro whitepaper “Design Innovation Through High-Fidelity Simulations” (L’innovazione progettuale attraverso le simulazioni ad alta fedeltà) per scoprire in che modo è possibile sfruttare le simulazioni informatiche per studiare gli effetti delle configurazioni in ingresso sui modelli di flusso dei serbatoi idraulici

Virtual Engineering Improves Efficiency of Hydraulic System Design - Jagan Gorle - Parker HannifinQuesto articolo è stato scritto dal Dott. Jagan Gorle, ingegnere capo del settore di ricerca e sviluppo, Parker Hydraulic & Industrial Process Division.

 

 

 

 

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Nella produzione di sistemi idraulici mobili, ad esempio, lo scopo dei produttori è l’elaborazione di soluzioni affidabili, efficienti e convenienti. Le capacità predittive dei più moderni strumenti informatici, che offrono una precisione paragonabile a quella delle condizioni reali, permettono agli ingegneri di comprendere meglio i fenomeni logici e prendere decisioni razionali nello sviluppo dei sistemi. Queste tecnologie di simulazione basata sulla fisica favoriscono pratiche di sviluppo condiviso dei prodotti tra CAD, PDM e sistemi di gestione fornitori, di fatto mettendo in pratica l’innovazione come risposta ai requisiti di progettazione. 

Per scoprire in che modo è possibile sfruttare le simulazioni come strumenti di progettazione, leggete il case study in cui è descritta in dettaglio la meccanica strutturale e dei fluidi dei serbatoi idraulici, presentato nel nostro whitepaper “Design Innovation Through High-Fidelity Simulations” (L’innovazione progettuale attraverso le simulazioni ad alta fedeltà). 

 

 

 

Progettazione di serbatoi idraulici

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L’impatto del flusso e della pressione

I serbatoi idraulici sono soliti ricevere corpi estranei con proprietà chimico-fisiche diverse dal flusso della conduttura di ritorno.  Malgrado sia possibile separare i contaminanti solidi dal flusso d’olio mediante un filtro sulla conduttura di ritorno, quest’ultimo può essere attraversato da bolle d’aria che poi entrano nel serbatoio. Di conseguenza, possono verificarsi improvvise variazioni di pressione che possono causare la cavitazione e portare alla cavitazione e carichi termici variabili.

Temperatura e flusso del fluido

La temperatura del fluido nella conduttura di ritorno definisce le condizioni operative del sistema e viene trasmessa alla struttura interna del serbatoio, con la superficie esterna soggetta alle condizioni ambientali. Questo provoca variazioni di temperatura considerevoli nella struttura del serbatoio. 

Meccanica strutturale

Il comportamento strutturale del serbatoio idraulico in risposta a flusso, pressione e carichi termici variabili costituisce un problema di tipo multi-fisico per ciò che concerne il movimento delle bolle, la turbolenza, la trasmissione del calore e le dinamiche strutturali. 

Creazione di modelli di interazione fluido-struttura (FSI)

La creazione di modelli di interazione fluido-struttura (FSI) offre l’opportunità di introdurre e regolare le variabili, nonché di valutare le alternative di progetto a una velocità di gran lunga superiore rispetto alla creazione di prototipi. Questo consente al team di progettazione di esaminare contemporaneamente diverse alternative, ottenendo soluzioni più rapide per migliorare il prodotto.

Conclusioni

Le più importanti tendenze di progettazione quali ibridazione, 5G, sistemi autonomi, ecc. stanno modificando radicalmente i prodotti e i processi in numerose discipline. Applicare la realtà virtuale alla fase di progettazione è molto più rapido ed economico che ricorrere alla tradizionale creazione di prototipi e al collaudo. In più, le simulazioni ad alta fedeltà hanno un innegabile valore grazie al fatto, ad esempio, che suggeriscono i materiali più adatti, le tolleranze adeguate, i metodi di produzione più appropriati, etc. : tutto questo comporta un’efficiente gestione delle risorse di progettazione.

Scaricate il nostro whitepaper “Design Innovation Through High-Fidelity Simulations” (L’innovazione progettuale attraverso le simulazioni ad alta fedeltà) per scoprire in che modo è possibile sfruttare le simulazioni informatiche per studiare gli effetti delle configurazioni in ingresso sui modelli di flusso dei serbatoi idraulici. 

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