Estudio de flujo en ducto de aire acondicionado para vehículos con apoyo de ANSYS Discovery

 

ANSYS Discovery es la primera herramienta de diseño impulsada por simulación que combina simulaciones físicas instantáneas, cálculos de alta fidelidad y modelado de geometría interactivo en una única experiencia fácil de usar. Este articulo pone a prueba la versatilidad de esta herramienta al mostrar cómo puede ser empleada en las etapas tempranas de los ciclos de diseño para visualizar el funcionamiento de un ducto de ventilación en un sistema de aire acondicionado para vehículos.

Una de las principales ventajas del ANSYS Discovery es que, por ser un software de simulación directa, los resultados del análisis se visualizan conforme desarrolla el estudio casi de forma instantánea. Para este análisis en particular, el objetivo fundamental es poder validar que haya un flujo de aire uniforme en todas las salidas del ducto, tanto del lado del piloto como para el copiloto.

En el video abajo mostrado, cortesía del canal oficial de YouTube de ANSYS, vemos una rápida demostración de cómo realizar una simulación CFD para análisis HVAC. Para efectos de la demostración, se modeló una geometría típica de lo que podría ser un ducto de aire acondicionado a empotrarse en el panel frontal de un vehículo. Puede verse lo sencillo que involucra configurar una simulación de dinámica de fluidos computacional con algunos pocos clics, definiendo para ellos entradas y salidas de flujo en las distintas superficies del modelo. En las primeras etapas de la simulación puede observarse cómo el patrón inicial de flujo y las velocidades del aire no cumplen el objetivo de diseño en función de la configuración geométrica inicial propuesta. 

Con miras a homogenizar el flujo en todas las salidas del ducto, se proponen algunas modificaciones en su geometría, por ejemplo, variar algunas de las curvaturas principales. De forma inmediata que se realizan los cambios y empiezan a visualizarse resultados favorables, más todavía no del todo satisfactorios.

Como es de esperarse en cualquier ciclo de diseño, las iteraciones de ensayo y error son parte fundamental del proceso. En este caso, múltiples cambios en las configuraciones geométricas hasta cumplir con el objetivo trazado. Aprovechando las funcionalidades de ANSYS Discovery, es muy sencillo incorporar uno o más elementos como láminas difusoras internas. En la simulación del ducto, se observa como el número, posición y dimensiones de cada difusor modifican en gran medida el esquema de flujo y por ende el desempeño de su funcionamiento.

Para este proyecto, en una compañía convencional el diseñador tendría que enviar su propuesta de geometría al ingeniero especialista en sistemas HVAC para su correspondiente análisis térmico y de medición de flujo. Esperar resultados, y hacer modificaciones para luego repetir de vuelta este proceso. Por el contrario, al disponer soluciones de software como el ANSYS Discovery la democratización de la simulación cambia por completo el esquema de trabajo, facilitando el ciclo de diseño y permitiendo que en este caso sea el diseñador quien evalúe de forma temprana el modelo propuesto y hagas pruebas rápidas de desempeño. En una segunda etapa, ya con un sistema más depurado y ajustado a las necesidades del proyecto, este puede ser enviado a las etapas siguientes del ciclo de ingeniería y desarrollo del producto.

Disponer de un software de simulación en etapas tempranas de los ciclos de conceptualización y diseño en gran medida puede mejorar la calidad de nuestros productos sin tener que incurrir en grandes inversiones de dinero o consumo excesivo del tiempo de trabajo. ANSYS Discovery es una solución de ingeniería versátil, que puede a su vez interconectarse con toda la suite de productos ANSYS para estudios estructurales y de fluidos. Emplearla como herramienta de cálculo puede ser un factor diferenciador en cualquier análisis, en este caso como lo son los sistemas de ventilación y aire acondicionado para industria automotriz. 

Para mayor información sobre esta aplicación o productos de simulación computacional ANSYS, visiten:

https://www.semco.com.pe/ansys-software-de-simulacion/