Karlsruhe University of Applied Sciences
Automotive & Transportation Academic Simcenter Simcenter FLOEFD
Karlsruhe University of Applied Sciences

Il team di Formula Student usa le funzioni di simulazione e analisi CFD di Simcenter FLOEFD per dominare la pista

Karlsruhe, Germany

Gli studenti si avvalgono della soluzione Siemens per i Digital Twin allo scopo di realizzare nei tempi previsti il prototipo di un'auto da corsa di Formula One

Automotive & Transportation Academic Simcenter Simcenter FLOEFD

Il team di Formula Student usa le funzioni di simulazione e analisi CFD di Simcenter FLOEFD per dominare la pista

Karlsruhe, Germany

Gli studenti si avvalgono della soluzione Siemens per i Digital Twin allo scopo di realizzare nei tempi previsti il prototipo di un'auto da corsa di Formula One

quotation marks Le animazioni della simulazione sono state utilissime per rappresentare i metodi di costruzione dei componenti, al fine di illustrare i problemi e le soluzioni agli altri membri del team. Hakan Yigit, Head of Engine and Drivetrain High Speed Karlsruhe
SFIDE
  • Sviluppare nuovi prodotti
I SEGRETI DEL SUCCESSO
  • Utilizzo di un Digital Twin per progettare e collaudare velocemente i prototipi
  • Utilizzo della CFD per valutare i compromessi fra potenza del motore e raffreddamento
  • Collaborazione con gli altri membri del team mediante un modello di simulazione CAD-CFD
RISULTATI
  • Raggiungimento di alte prestazioni su pista
  • Consegna puntuale del prototipo fisico
  • Passaggio di conoscenze digitali da usare per i progetti futuri

Karlsruhe University of Applied Sciences

La Karlsruhe University of Applied Sciences (HsKA) è un istituto statale di istruzione superiore.

https://www.hs-karlsruhe.de/home/

quotation marks Lo strumento è stato introdotto nelle attività di simulazione di esempio, sotto forma di esercitazione. È stato possibile eseguire attività diverse per i diversi parametri di simulazione. Successivamente sono lentamente riuscita a risolvere tutti i nostri problemi. Lavorare con Simcenter FLOEFD è stato molto piacevole. Daria Sall, Cooling and Lubrication High Speed Karlsruhe
quotation marks Le animazioni della simulazione sono state utilissime per rappresentare i metodi di costruzione dei componenti, al fine di illustrare i problemi e le soluzioni agli altri membri del team. Hakan Yigit, Head of Engine and Drivetrain High Speed Karlsruhe

Gli studenti di ingegneria Daria Sall e Hakan Yigit della Karlsruhe University of Applied Sciences, in Germania, stanno sperimentando in prima persona l'utilizzo di una simulazione basata su Digital Twin per lo sviluppo di un progetto reale. Negli ultimi due anni hanno partecipato alla gara di progettazione internazionale Formula Student. Nella stagione 2017-2018 il team, che si chiamava High Speed Karlsruhe, ha conquistato il settimo posto in Repubblica Ceca e a Hockenheim in Germania, e il quarto posto nella classifica generale in Spagna, sul Circuito di Barcelona-Catalunya.

Durante la competizione, ciascun team di studenti sviluppa, costruisce e collauda un prototipo Formula One™ su scala ridotta. La competizione viene gestita dall'istituto di ingegneria meccanica e applica le stesse regole della Formula SAE originale, con alcune norme supplementari. Le caratteristiche dinamiche (come accelerazione, resistenza ed efficienza energetica) e statiche (come progettazione, analisi di costi e business plan) del progetto dell'auto da corsa vengono giudicate su diversi circuiti.

Stagioni di gara troppo brevi

Gli studenti hanno incontrato alcuni problemi nella fase di progettazione. Hanno lavorato al progetto mentre seguivano un programma di studi estremamente impegnativo e non hanno avuto tempo per una prototipazione esaustiva fra le stagioni di gara. I risultati della stagione di gara precedente entrano direttamente nello sviluppo digitale del veicolo successivo.

Per gli eventi dinamici era necessario sviluppare componenti affidabili in grado di sopportare alti livelli di tensione, riducendo al minimo il peso delle parti. Dovevano valutare le prestazioni del motore sotto stress nel più breve tempo possibile. Considerati gli alti livelli di potenza e prestazioni del motore, il sistema di raffreddamento era uno dei componenti più importanti dell'auto da corsa.

Compromessi nel sistema di raffreddamento

Occorre sempre trovare un compromesso fra le dimensioni del sistema di raffreddamento, il peso e la resistenza aerodinamica. Il processo di sviluppo di un sistema di raffreddamento richiede solitamente vari calcoli e formule, ma alla fine gli studenti dovevano identificare gli aspetti più vantaggiosi per la loro auto da corsa.

Al fine di ottenere tutti i dettagli necessari per le valutazioni, hanno utilizzato un modello Computer-Aided Design (CAD) realizzato con il software PTC Creo™ insieme al software di fluidodinamica computazionale (CFD) Siemens Simcenter FLOEFD™. Dopo due giorni di formazione, erano perfettamente in grado di eseguire i propri modelli.

"Lo strumento è stato introdotto nelle attività di simulazione di esempio, sotto forma di esercitazione", racconta Sall, che ha lavorato al sistema di raffreddamento e lubrificazione per High Speed Karlsruhe. "È stato possibile eseguire attività diverse per i diversi parametri di simulazione. Successivamente sono lentamente riuscita a risolvere tutti i nostri problemi. Lavorare con Simcenter FLOEFD è stato molto piacevole."

Esempio: simulazione del serbatoio del radiatore

Alcune delle analisi riguardavano la forma e le dimensioni predeterminate dei serbatoi, che sono collegati alla rete del radiatore e influiscono sulla distribuzione dell'acqua. Grazie alla rappresentazione delle linee di flusso che mostrano la pressione e la velocità, sono riusciti a identificare e modificare le aree di flusso corretto e scorretto. La distribuzione della velocità delle linee di flusso è stata cruciale per la scelta fra le diverse varianti del serbatoio.

Esempio: simulazione di swirl pot

Un altro scenario riguardava il collettore situato nel punto più alto del circuito di raffreddamento. L'aria che sale per surriscaldamento o perdite di flusso può uscire attraverso una valvola di sfogo. Queste bolle d'aria si accumulano solo al centro del vano, perché le entrate e le uscite posizionate tangenzialmente determinano la formazione di vortici nel mezzo. Inoltre, le dimensioni di questo serbatoio devono adattarsi alle condizioni di spazio disponibili nell'installazione. La simulazione ha consentito di migliorare il progetto per ottimizzare il vortice nel mezzo.

Il Digital Twin semplifica la collaborazione

Agli studenti sono state illustrate le attività per i diversi parametri di simulazione che avrebbero dovuto utilizzare con il proprio Digital Twin e quindi applicare alle loro problematiche di progettazione specifiche. Le animazioni della simulazione li hanno aiutati a illustrare in modo semplice e veloce i problemi e le soluzioni agli altri membri del team durante il processo di progettazione.

"Le animazioni della simulazione sono state utilissime per rappresentare i metodi di costruzione dei componenti, al fine di illustrare i problemi e le soluzioni agli altri membri del team", racconta Yigit, Head of Engine and Drivetrain per High Speed Karlsruhe.

Meno Maggiori informazioni
quotation marks Lo strumento è stato introdotto nelle attività di simulazione di esempio, sotto forma di esercitazione. È stato possibile eseguire attività diverse per i diversi parametri di simulazione. Successivamente sono lentamente riuscita a risolvere tutti i nostri problemi. Lavorare con Simcenter FLOEFD è stato molto piacevole. Daria Sall, Cooling and Lubrication High Speed Karlsruhe
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