Este curso está destinado a aquellos interesados en incursionar en la implementación de ANSYS Fluent para el análisis de problemas asociados a la dinámica de fluidos. El curso está orientado a cubrir los requisitos de configuración de análisis, así como el post-procesamiento de resultados. El contenido del curso consta de varias unidades las cuales llevan de la mano al participante en su introducción a la simulación de flujo de fluidos con ANSYS Fluent.
Las lecturas presentadas en video contienen temas desde la familiarización con la interfaz de usuario hasta la solución de problemas que incluyen diferentes modelos físicos y su postprocesamiento.
Cada unidad consta de una lectura practica (introduciendo teoría básica de CFD) además de workshops en los cuales el participante será guiado mediante una sesión de video en el planteamiento del problema, setup hasta postprocesado de resultados, así mismo el participante será evaluado conforme a lo visto en cada unidad.
Muchos de los fenómenos complejos que acontecen en la ingeniería mecánica se pueden linealizar. De esta forma, se puede ahorrar tiempo, el cual puede ser invertido en el desarrollo de nuevos productos y en el análisis detallado de productos ya existentes con el propósito de optimizarlos. Este curso permite a los ingenieros comenzar a involucrarse y desarrollarse en el mundo de la simulación numérica realizando análisis y evaluaciones de una forma sencilla, comprendiendo los conceptos básicos que permitan establecer las bases de análisis superiores.
La tecnología de ANSYS Meshing proporciona los medios para cumplir los requisitos críticos durante el pre-procesamiento del análisis y obtener las mallas para cada simulación de la manera más automatizada posible.
Este curso está destinado a aquellos usuarios que quieren aprender como crear mallas de alta calidad. Cada capitulo cuenta con ejercicios especificas que permiten aprender el uso de esta herramienta paso por paso.
El curso está orientado a cubrir las necesidades de pre-procesamiento para todas las aplicaciones, como dinámica de fluidos computacional (CFD), análisis por elementos finito (FEA), electromagnetismo y otros tópicos de simulación numérica.
En la ingeniería, en la industria y en la ciencia en ocasiones las relaciones o funciones que existen entre los parámetros de entrada y salida en el diseño de un sistema, no son del todo claras. En este sentido se pueden derrochar recurso, tiempo y energía en los sistemas de forma ineficiente. Por tal razón es importante conocer mediante un diseño experimental si existe relación entre dichos parámetros, luego saber el grado de sensibilidad de estos, y por último optimizar el sistema. Esto que se ha mencionado se puede analizar mediante la herramienta DesignXplorer de ANSYS.
Se analizará la forma en la que se relacionan las variables de entrada de un sistema con las variables de interés de salida de este, saber el grado de relación en aras del mejoramiento del sistema. Se estudiarán las distintas superficies que vinculen de mejor manera las variables de entrada y salida. Con lo anterior se hallaran los puntos de diseño que optimicen el sistema. Finalmente se hace un resumen con las mejores prácticas en cuanto a los análisis de los sistemas en el contexto del diseño de experimentos. Todo se hará con la exposición de un ejemplo detallado que llevará de la mano al participante. Habrá exámenes para reforzar el conocimiento.
El curso comienza con una breve introducción del método, se estudiará el concepto de la matriz de rigidez y su importancia. En la tercer clase se aprenderán a realizar discretizaciones en el espacio a través de los conceptos de nodo y elemento. Enseguida se aplicarán los conceptos aprendidos en un análisis estructural en una dimensión. Se aprenderán también los conceptos asociados a la formulación débil y su importancia en el método así como los métodos de Rayleigh-Ritz entre otros. Se aprenderán a realizar ensambles matriciales y se pondrá especial cuidado en las condiciones de frontera, acerca de cómo estas se ensamblan cuando son constantes, homogéneas, no homogéneas, etc.
Con lo anterior se da paso a aprender a comprobar el método del elemento finito.
Al final del curso se desarrollarán las ecuaciones importantes para un tratamiento dos dimensional y análisis transitorios.
Todo el material cuenta con ejercicios completamente desarrollados en áreas como análisis estructural, electromagnetismo, transferencia de calor y ondas mecánicas.
Este curso proporciona las herramientas fundamentales para entender y desarrollar la técnica del método del elemento finito en áreas de investigación, desarrollo y aplicaciones en ingeniería.
Introducción a los Análisis Estáticos; Principios básicos de mallado, Datos de Ingeniería, Tipos de Cargas, Cargas por Pasos, Tipos de Restricciones, Submodelado, Parametrización, Contactos Lineales, Topología Compartida, Topología Virtual, Singularidades, Concentradores de Esfuerzos.
Introducción al Análisis Dinámico Modal; Frecuencias Naturales, Modos de Vibración, Porcentajes de Participación, Análisis Modal con Matriz de Esfuerzos Incluida.
Introducción al Análisis de Pandeo Lineal.
Introducción a los Análisis Térmicos en Estado Estable.
Ejemplos Prácticos.
Modulo 1 – Habilidades Fundamentales:
En este modulo te guiaremos por la Interfaz Gráfica de Usuario de SpaceClaim, te presentamos las diferentes zonas y sus usos así como los controladores básicos de selección y navegación dentro de la interfaz.
Modulo 2 – Creación de Geometría:
En este modulo te mostraremos como generar bocetos en SpaceClaim conocerás también las cuatro herramientas principales de SpaceClaim: Arrastrar, Mover, Llenar y Combinar, además de las herramientas de Ensamblaje de SpaceClaim. Al concluir el modulo serás capaz de construir piezas y ensambles.
Modulo 3 – Reparación de Geometría:
En este modulo verás como importar piezas y ensambles en SpaceClaim. Te mostraremos algunos de los problemas comunes al importar geometrías desde otros sistemas y cómo repararlos.
Modulo 4 – Preparación de Geometrías:
En este modulo te mostramos las diferentes herramientas de Preparación de SpaceClaim. Estas herramientas te ayudarán a preparar tus modelos para el análisis, desde obtener dominios de fluido, o extraer secciones de vigas o superficies medias para ayudarte a simplificar tus modelos.
Introducción
En este módulo se abordará las principales características y capacidades del software, brindando un amplio panorama de sus soluciones y aplicaciones potenciales.Descripción del proyecto
En este módulo se mostrará la manera adecuada de importar un proyecto Sherlock y proporcionando una descripción general de los diversos archivos y pantallas asociadas con este.Creación de proyectos ODB++
En este módulo aprenderás a crear un proyecto a partir de una base de datos ODB++, recordemos que esta base de datos es una de las mejores formas de organizar la transferencia de información de la placa del diseñador al fabricante.Revisión de propiedades de piezas
En este módulo se realizará una revisión exhaustiva de las propiedades de los componentes, esto con el fin de verificar que la información ingresada y traducida por Sherlock sea la correcta.Visor de capas
En este módulo se trabajará con un visor de capas que nos permitirá conocer las propiedades de nuestro ECAD y que será de utilidad para revisar, analizar y actualizar la información de nuestra tarjeta.Creación de proyectos Ad Hoc
Este módulo describe el proceso general utilizado para crear un proyecto Sherlock a partir de una colección ad hoc de archivos CAD, que estos generalmente se le proporcionan a los fabricantes de PCB's con fines de producción.Contenido
Introducción a ANSYS Meshing.
Revisión de la interfaz gráfica de ANSYS Meshing.
Métodos de mallado.
Controladores locales y globales.
Creación de mallas bi- y tridimensionales.
Mallado en múltiple cuerpos.
Ejercicios.
Introducción a los mecanismos de transferencia de calor.
Transferencia de calor por conducción.
Convección forzada
Convección natural
Trasferencia de calor por radiación
Ejercicios.
OBJETIVO DEL CURSO
El participante será capaz de comprender los conceptos básicos de los análisis no lineales. Adquirirá la habilidad de modificar los controladores para obtener una convergencia correcta. Utilizará mallas adaptativas, materiales no lineales, geometrías no lineales y contactos no lineales. El participante aplicará los conocimientos adquiridos en el desarrollo de simulaciones estáticas no lineales.
CONTENIDO GENERAL
OVERVIEW
PROCEDURE
RESTART CONTROLS
CONTACT
PLASTICITY
BUCKLING AND PERTURBATION
DIAGNOSTIC
NONLINEAR ADAPTATIVITY
Correlación de parámetros
Diseño de experimentos
Superficie de respuesta
Optimización
Servicio de puntos de diseño (DPS)
Mejores prácticas
Modulo 01/02. Introducción
Descripción
En este módulo nos ofrece la descripción de las aplicaciones, los solucionadores mencionando las ventajas que presenta cada uno de ellos, la tecnología que posee en el apartado de discretización de modelos. Así como también se tendrán las primeras interacciones con la interfaz mediante un ejemplo.
Contenido:
Introduction
Sumulation process
Dipole antenna
Modulo 03. Antena post processing
Descripción
Una vez solucionado un problema de alta frecuencias, es necesario conocer el comportamiento de este, en respuesta a esta necesidad este módulo nos ofrece conocer los tres tipos de post-procesamiento disponibles que son: Field Data, Network Data, Radiation Data.
Adicional a eso podremos aprender a emplear las opciones que conforman los tres tipos mencionados, desde lo más simple como encontrar las rutas de acceso, así como configurar/modificar sus propiedades, hasta poder realizar animaciones.
Contenido:
Post-Processing Formats and Quantities
Creating Reports
Create and modify Field Plots
Animate Field Quantity
Far-Field Infinite Sphere Setup
Modulo 04. Antena boundary conditions
Descripción
Las condiciones de frontera son uno de los pilares importantes si se habla de ingeniería asistida por computadora, consecuencia de ello es definir correctamente un espacio de trabajo, más específicamente cuando se trabaja con simulación de alta frecuencia como en las que se especializa HFSS.
Este tipo de simulaciones requieren una condición de frontera muy especial que es la encargada de definir el espacio de solución de nuestra simulación, esto para poder limitar el dominio de las ecuaciones que integran los solucionadores. Y como se mencionó en módulos anteriores HFSS posee varios solucionadores, lo que obliga al ingeniero de simulación a entender cómo configurar y/modificar esta condición de frontera acorde al solucionador elegido, siendo este el tema principal a tratar en este módulo.
Contenido:
Boundary Conditions
Radiation Boundary
Assigning Radiation Boundary
Smith Chart
Rectangular Plot
Antenna with PML
Far Fiel Plot
Modulo 05. Dinamic link
Descripción
El flujo de trabajo Dynamic Link / Pushed Excitations vincula el campo y las soluciones de parámetros S de simuladores electromagnéticas, como diseños HFSS o SIWave, y simultáneamente permite que las excitaciones del circuito se introduzcan en los solucionadores de campo para ver el impacto del sistema total en las soluciones de campo, incluidos los campos lejanos.
El flujo de trabajo de Dynamic Link / Pushed Excitations se utiliza para:
Vincular los diseños HFSS resueltos previamente en diseños de circuitos.
Creación de un subsistema que utiliza los modelos importados de los solucionadores electromagnéticos en el diseño de circuitos.
Resolver el subsistema con modelos de solucionadores electromagnéticos en diseño de circuitos.
Actualización de excitaciones (amplitud y fase) retrocedidas al diseño HFSS (u otro EM): los campos, los parámetros S activos ... etc. se actualizan automáticamente.
Contenido:
Antenna Matching Network
Antenna System Co-Simulation
Inserting Circuit Design into the Project
Configure Circuit Design Excitation
Push Excitations
Smith Tool
Modulo 06. Optimetrics
Descripción
Muchas veces los diseños demandan la necesidad de poder evaluar diferentes valores de una o más variables involucradas, las cuales influyen directamente en rendimiento de determinados componentes, esto provoca invertir mucho más tiempo en la realización de la simulación y en la corrida de la simulación.
En respuesta a dicha necesidad HFSS nos ofrece herramientas que nos facilitan lo descrito anteriormente. Entonces es posible cambiar automáticamente variables en un mismo análisis, determinar los efectos de las variaciones estadísticas de las variables de diseño en la producción, investigar todo el espacio de la solución del diseño HFSS mediante algoritmos DOE integrados o personalizados, producir sensibilidad de diseño para un rango de valores sobre el punto de diseño, entre muchas más.
Contenido:
Introdution Optimetrics
Parametric Analysis
Sensitivity Analysis
Statistical Analysis
Optimization Analysis Setup
Analytic Derivatives
Modulo 07. HFSS-IE
Descripción
HFSS posee un solucionador conocido como IE (integración de ecuaciones), que permite reducir los tiempos de simulación en diferentes aplicaciones, esto gracias a una discretización del dominio que tiene lugar en dos dimensiones y no en tres como lo sería si se trabajará con FEM, recordando también que la única similitud que poseen estos solucionadores es la tecnología de mallado adaptativo.
Este solucionador se especializa principalmente en el diseño y colocación de antenas, como también en el diseño de radares tipo RCS, atacando con ello sectores de la ingeniería como el de telecomunicación, la industria aeroespacial, milicia, automotriz, etc.
Contenido:
HFSS Integral Equation (IE) Solver Introduction
Antenna Pattern and Parameters Overlay
HFSS Hybrid Region – IE Region
Blade Antenna Analysis Setup General
HPC Setup
Antenna Radiation Setup 2D and 3D
Modulo 08. Intro hybrid FEM
Descripción
La herramienta HFSS ofrece múltiples solucionadores que se adaptan a las necesidades de los diferentes problemas de diseño o simulación de antenas, pero qué pasa cuando estos problemas son demasiado complejos incluso para un solucionador. Podría pensarse que es muy tardado o hasta imposible solucionar dichas simulaciones, pero HFSS tiene la capacidad de combinar estos solucionadores dando lugar a simulaciones híbridas.
El ingeniero podrá conocer los procesos que se llevan a cabo en este tipo de simulaciones, así como las ventajas que ofrece cada uno de ellos, para que el en un futuro pueda ser capaz de elegir el solucionador que le sea más conveniente.
Contenido:
Hybrid FE-BI EM Simulations in One HFSS Design
SBR+ in HFSS
Standalone Horn Antenna FEM Simulation
Data Linked Antennas PO & IE Simulations
Modulo 09. Unit cell análisis infinite array
Descripción
Podremos observar por primera vez el empleo de condiciones de frontera tipo Master/Sleve que permite modelar un solo elemento como si estuviera en un entorno de matrices infinitas, refiriéndonos a simulaciones de celdas. Adicionalmente permite contabilizar el entorno de matriz infinita al hacer cumplir la periodicidad de campo e ignorando los efectos de borde. Nombrando este método como celda unitaria.
El emplear este tipo de condiciones provocará una reducción en el uso de la memoria RAM y los tiempos de solución, que como ingeniero de simulación siempre nos preocupa.
Contenido:
Unit Cell Simplification
Master/Slave Boundaries
Unit Cell Creation
Floquet Ports
Modulo 10. HPC Finite array
Descripción
Ya se vio en el módulo anterior de este curso una forma de analizar unidades de celda, pero este método no siempre es el más adecuado para todos los casos, ya que en algunas ocasiones las simulaciones con arreglos pequeños con efectos de borde significativos, no pueden asumir que los arreglos son pequeños. Para esta situación tenemos una técnica diferente nombrada “Finete Array”, que reutiliza la malla de una celda unitaria (caso trabajado en el módulo anterior) para crear una matriz de tamaño finito, simulando cada una de estas celdas creadas y así poder calcular los efectos de borde correctamente.
Contenido:
Finite Array Creation in HFSS
Finite Array DDM Tool
Construct Finite Array
Finite Array – Initial Edit Sources
Se recomienda que el participante haya cubierto previamente los cursos de Ansys Space Claim, Ansys Meshing, Introducción a Ansys Fluent y cuente con conocimientos teóricos de trasferencia de calor.
