fevereiro 26, 2024
CFD (Computational Fluid Dynamics)

CFD (Computational Fluid Dynamics)

O CFD (Computational Fluid Dynamics), ou Dinâmica dos Fluidos Computacional em português, é uma metodologia utilizada para o cálculo do escoamento de fluidos em diversas aplicações. Através disso, é possível obter diferentes tipos de resultados, tais como velocidade, pressão e temperatura do escoamento de um fluido. 

O CFD é baseado no método numérico de volumes finitos que é capaz de resolver um conjunto de equações diferenciais que governam o escoamento de um fluido Newtoniano, conhecidas como equações de Navier-Stokes. Essa metodologia engloba três principais áreas de conhecimento: Computação, Mecânica dos Fluidos e Cálculo Numérico de equações diferenciais.

H2 | Aplicação do CFD na engenharia

A maioria dos problemas de engenharia que são de interesse da indústria envolvem o cálculo de escoamentos complexos, como escoamentos turbulentos envolvendo trocas térmicas, escoamentos com regimes de velocidade supersônica, escoamento bifásico com reações químicas, geração e propagação de ondas acústicas, entre outros.

Cada tipo de escoamento apresenta suas particularidades e desafios de modelagem CFD e, em alguns casos, os resultados podem ser obtidos após horas de simulação, enquanto em outros podem demorar dias, meses ou até anos. No entanto, o tempo de simulação depende da abordagem numérica utilizada, do nível de precisão exigido para os resultados e da capacidade de processamento computacional disponível. 

Principais características do CFD

Atualmente, a maioria das empresas que utilizam o CFD como ferramenta de desenvolvimento de produtos optam pelos softwares comerciais. Esses softwares têm como principal vantagem a disponibilidade de uma ampla biblioteca de métodos numéricos e modelos de turbulência, ampliando a quantidade de tipos de escoamento que podem ser simulados pelo usuário. 

Porém, a desvantagem é que eles podem calcular um resultado que não seja coerente com a realidade caso o usuário não utilize uma abordagem numérica apropriada para o tipo de escoamento que está sendo calculado. 

Por esse motivo, a experiência do engenheiro no CFD, juntamente com uma completa validação experimental, são fundamentais para que o CFD seja utilizado em seu máximo potencial, fornecendo resultados confiáveis e importantes para as tomadas de decisão estratégicas durante o processo de desenvolvimento do produto.

Quais as aplicações do CFD na FanTR?

O uso do CFD é fundamental para a FanTR durante o processo de desenvolvimento de seus ventiladores axiais, pois possibilita cálculos aerodinâmicos precisos. Todos os produtos desenvolvidos pela empresa são otimizados com o auxílio do CFD e validados por meio de testes experimentais.

Após a modelagem em 3D da geometria do ventilador, é possível calcular o escoamento do ar em seu interior, identificar fontes de perda de eficiência e corrigir o problema por meio da criação de uma geometria mais apropriada.

Além do estudo do ventilador em si, em alguns casos específicos, é necessário utilizar o CFD para calcular o escoamento no sistema de ventilação em que o ventilador será instalado. Geralmente, o escoamento no sistema de ventilação é calculado a montante ou a jusante do ventilador axial quando há um potencial problema que precisa ser verificado com cuidado pela engenharia. Esses problemas podem incluir obstáculos que podem perturbar o fluxo de entrada e prejudicar o funcionamento do ventilador axial, ou ainda obstáculos na saída que geram perda de carga adicional ao sistema de resfriamento, algo que pode não ter sido previsto pelo cliente. 

Podemos oferecer suporte personalizado ao cliente utilizando o CFD. Eventualmente, imprevistos acontecem e o equipamento pode ser exposto a condições de operação adversas, diferentes daquelas previstas originalmente. Nestas situações, podemos auxiliar o cliente, realizando simulações de sua operação em ambientes virtuais e controlados. Dessa forma, é possível orientar o cliente sobre as melhores medidas a serem tomadas para minimizar o problema. 

A FanTR também se destaca pelos seus laboratórios experimentais e estações de ensaios, os quais fornecem resultados precisos. É importante mencionar que a FanTR tem uma ampla biblioteca de resultados experimentais, construída ao longo dos anos, que é fundamental para validar os modelos de CFD aplicados aos ventiladores axiais utilizados em diferentes mercados e faixas de operação. Isso garante uma grande assertividade nas decisões tomadas com base nos resultados obtidos pelo CFD.

Qual a importância do uso do CFD para a FanTR?

O CFD desempenha um papel fundamental na redução do tempo de desenvolvimento de novos produtos na FanTR, aumentando assim a competitividade no mercado de ventiladores axiais. 

O uso do CFD possibilita trazer inovações para o mercado de forma mais ágil, ao invés de seguir um longo programa de testes experimentais. Isso porque é possível simular e comparar a eficiência de várias geometrias e escolher a melhor opção, reduzindo assim a quantidade de testes experimentais e consequentemente o custo associado ao desenvolvimento do produto. 

Além disso, o uso do CFD permite à FanTR estudar e visualizar detalhes importantes do escoamento do ventilador axial que dificilmente são capturados nos experimentos, mas que são fundamentais para o desenvolvimento de novas tecnologias que contribuem para o aumento da eficiência energética e redução de emissão de ruído.

Entre as inúmeras vantagens do uso da ferramenta CFD, é importante enfatizar que o CFD não substitui os testes reais que validam a performance do ventilador. Mesmo com o auxílio da ferramenta, é necessário realizar testes experimentais para garantir a confiabilidade dos resultados e a segurança do produto.

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