La simulazione FEM (Finite Element Method) e la simulazione CFD (Computational Fluid Dynamics) sono entrambe tecniche di analisi numerica utilizzate per studiare il comportamento di sistemi fisici complessi, ma si concentrano su aspetti diversi.
Simulazione FEM (Finite Element Method):
La simulazione FEM è una tecnica numerica utilizzata per analizzare il comportamento di strutture solide o fluidi. Si basa sulla suddivisione di un dominio complesso in elementi più piccoli, chiamati elementi finiti, che sono collegati tra loro da nodi. Questo approccio consente di approssimare soluzioni a equazioni differenziali parziali complesse attraverso l'uso di metodi matematici e algoritmi computazionali. La FEM è comunemente utilizzata per analizzare tensioni, deformazioni, e flussi di calore in materiali solidi.
Simulazione CFD (Computational Fluid Dynamics):
La simulazione CFD è una tecnica numerica che si concentra sull'analisi del comportamento dei fluidi, come gas e liquidi ed è normalmente basata sul Metodo ai Volumi Finiti (FVM). Utilizza metodi computazionali per risolvere le equazioni fondamentali che descrivono il moto dei fluidi. La CFD è ampiamente utilizzata per studiare fenomeni come flussi di fluidi, distribuzione di pressione, velocità del fluido e trasferimento di calore in sistemi come aerodinamica degli aeromobili, flussi di liquidi in tubazioni e convezione termica.
In sintesi, mentre la FEM è più orientata all'analisi di strutture solide e problemi strutturali, la CFD si concentra sull'analisi dei comportamenti dei fluidi. Entrambe le simulazioni sono fondamentali in diverse discipline ingegneristiche e scientifiche per comprendere e ottimizzare il comportamento di sistemi complessi.
La simulazione numerica è l'unico modo per eliminare i costi e gli sprechi di una progettazione a tentativi, basata cioè su un elevato numero di prototipi e correzioni in opera. La convinzione diffusa è tuttavia che la simulazione sia troppo costosa e difficilmente scalabile alle piccole realtà industriali.
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Simulazioni FEM/CFD
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Tra le nostre esperienze pregresse:
- Ottimizzazione topologica, es. = dimensionamento canali di colata per die-casting, riduzione peso in componenti automotive/aeronautico.
- Simulazione processo colata e pressocolata, es = previsione porosità da ritiro, posizionamento attacchi (gate) e pozzetti (overflow), riempimento della figura (sia metodo semplificato sia CFD), previsione linee di giunzione, ottimizzazione dei canali (unici in Italia) con riduzione delle perdite di carico e dell’aria intrappolata con miglioramento della qualità finale del getto. Il nostro metodo è stato anche pubblicato su FONDERIA di Settembre (pag. 11).
- Scambio di calore in sistemi industriali, es. = analisi di uniformità di trattamento in forni industriali, raffreddamento a spruzzo, efficienza scambiatori di calori aria/aria, acqua/aria.
- Condizionamento degli stampi, es. = bilanciamento termico delle figure, raffreddamento conformato, omogeneizzazione del raffreddamento, riduzione del tempo ciclo (vedi MoldApp).
- Trattamenti termici di componenti industriali (tempra, rinvenimento,...) = analisi delle deformazione post trattamento, analisi di comportamento a creep, previsione delle durezze, ottimizzazione del trattamento.
- Analisi fluidodinamiche (CFD), es. = aerodinamica di un veicolo, studio delle perdite di carico in un condotto di aspirazione.
- Analisi sforzo-deformazione di componenti meccanici (FEM), es. = carico massimo, deformazione massima, punto di innesco rottura.
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