Simcenter STAR-CCM+ 2510: nuevas funcionalidades para potenciar los workflows de simulación

Los vehículos eléctricos de última generación deben afrontar el reto de maximizar la eficiencia energética en cualquier condición de conducción, especialmente en presencia de temperaturas extremas, cuando la calefacción o la refrigeración del habitáculo y de la batería pueden reducir significativamente la autonomía.

En el pasado, la simulación del confort de los pasajeros durante los ciclos transitorios del habitáculo requería complejas co-simulaciones con herramientas de terceros, lo que limitaba el nivel de automatización y la fidelidad global del modelo.

Con la versión 2510 de Simcenter STAR-CCM+, ahora es posible utilizar modelos avanzados de confort térmico, como los modelos Fiala y Berkeley, directamente en los análisis transitorios. Esto permite simular cualquier ciclo no estacionario del habitáculo, capturando de forma realista la evolución dinámica de los sistemas HVAC y del confort humano a lo largo del tiempo, dentro de un único workflow integrado y coherente.

La solución se integra de forma nativa en los procesos de Vehicle Thermal Management ya existentes, eliminando la necesidad de acoplamientos externos y permitiendo un alto nivel de automatización de las actividades de simulación.

Este enfoque permite evaluar eficazmente los compromisos entre el consumo energético del sistema HVAC y la duración del confort de los pasajeros, facilitando decisiones de diseño más fundamentadas e informadas.

El resultado es una mejora notable de la experiencia de usuario, una mayor automatización de los workflows y una mayor fidelidad de la simulación, lo que permite diseñar vehículos más confortables y eficientes desde el punto de vista energético.

Alcanzar un rendimiento óptimo en la optimización topológica adjoint suele ser complejo debido a la dificultad de definir una penalty strategy adecuada. Una elección no óptima puede provocar incumplimiento de las restricciones, inestabilidad del optimizador y tiempos de cálculo más prolongados. Además, el ajuste manual de los penalty factors supone una tarea laboriosa que reduce la eficiencia global del proceso.

Con Simcenter STAR-CCM+ 2510, ahora está disponible Dynamic Penalty Update, una funcionalidad que adapta automáticamente los valores durante la optimización, utilizando el método de Lagrangiano aumentado para cada restricción.

Esta mejora garantiza una convergencia estable y fluida, evitando fenómenos de overshoot incluso en los casos más complejos, y elimina la necesidad de intervención manual por parte del usuario.

Gracias a esta automatización, los ingenieros pueden centrarse en los aspectos de diseño más críticos, sin tener que ocuparse de la calibración de los parámetros de penalización, y obtener optimizaciones hasta tres veces más rápidas y estables.

El resultado es un workflow más fluido, fiable y productivo, que acelera la innovación y mejora la experiencia de usuario global.

Las simulaciones transitorias a gran escala generan volúmenes de datos extremadamente elevados, lo que hace que analizar los resultados de forma interactiva o identificar fenómenos inesperados resulte poco práctico, a menos que los volúmenes de análisis se hayan predefinido durante el setup.

En el pasado, el almacenamiento y el análisis de resultados 3D de alta resolución requerían importantes recursos de almacenamiento y memoria, lo que limitaba la flexibilidad y la rapidez del proceso.

Con Simcenter STAR-CCM+ 2510, ahora es posible almacenar volúmenes remuestreados (resampled volumes) dentro de los archivos de Solution History, reduciendo significativamente el impacto en el espacio de almacenamiento y la memoria, al tiempo que se conserva toda la información cualitativa relevante en cada paso temporal.

Esta nueva funcionalidad permite analizar interactivamente los datos transitorios 3D, utilizar los resultados para crear animaciones dinámicas (screenplays) y examinar cualquier plano de todo el dominio incluso después de completar la simulación.

La solución combina las ventajas de las Solution Histories y de los volúmenes remuestreados, permitiendo realizar un análisis cualitativo completo sin necesidad de disponer de la malla original. De este modo, es posible realizar análisis rápidos, ligeros y exhaustivos de simulaciones transitorias a gran escala, favoreciendo una mayor comprensión de los fenómenos y decisiones de diseño más rápidas y fundamentadas.

La preparación de una superficie cerrada y manifold a partir de geometrías CAD complejas o «sucias» es un paso fundamental, pero a menudo requiere mucho tiempo, especialmente en modelos de grandes dimensiones. Incluso con las mejoras anteriores en la paralelización, los tiempos de wrapping seguían constituyendo un cuello de botella para muchos usuarios.

Con Simcenter STAR-CCM+ 2510, ahora es posible aprovechar la Fase 2 del MPI Surface Wrapper, que ofrece nuevos incrementos de velocidad con respecto a las versiones anteriores. El proceso está completamente paralelizado en varios procesadores, lo que permite reducir los tiempos de wrapping hasta en un 50 % con respecto a las versiones anteriores.

Esta mejora del rendimiento permite incrementar la productividad global de las simulaciones o generar superficies envueltas más detalladas, mejorando la calidad de la malla. La solución garantiza resultados coherentes y reproducibles, independientemente del número de procesadores, y permite preparar superficies complejas en pocos minutos.

Gracias a una preparación de la malla de superficie más rápida y ágil, es posible pasar del modelo CAD a la simulación en un tiempo significativamente menor, acelerando todo el workflow de modelización CFD.

La simulación de máquinas rotativas complejas, como helicópteros y aeronaves de rotor, requiere un uso intensivo de recursos computacionales y a menudo está condicionada por los plazos del proyecto. Los métodos tradicionales basados en CPU, aunque garantizan un alto nivel de precisión, requieren recursos considerables y tiempos de cálculo prolongados.

Con la versión 2510 de Simcenter STAR-CCM+, ahora es posible aprovechar la potencia de la GPU para las simulaciones basadas en Virtual Disk, obteniendo tiempos de ejecución drásticamente reducidos sin comprometer la precisión de los resultados.

Esta innovación permite ejecutar más variantes de simulación o estudios completos de exploración del diseño en mucho menos tiempo, reduciendo al mismo tiempo el consumo energético por simulación. La solución permite analizar cientos de variantes geométricas o aplicar resoluciones más finas dentro de los plazos habituales de un proyecto, transformando la exploración del espacio de diseño y proporcionando análisis más robustos desde las primeras fases del desarrollo.

Gracias a la aceleración mediante GPU de las simulaciones de máquinas rotativas y rotorcraft, este enfoque permite optimizar el uso de los recursos computacionales y fomentar la innovación en el diseño.

La configuración de simulaciones de flujos de partículas complejos, con múltiples fases DEM y diferentes tipos de condiciones de contorno, ha requerido tradicionalmente una definición repetitiva y propensa a errores de los conjuntos de interacción (interaction pairs). Este proceso se volvía cada vez más laborioso a medida que aumentaba el número de fases.

Con Simcenter STAR-CCM+ 2510, ahora es posible utilizar plantillas personalizadas para los modelos de contacto, aplicándolas simultáneamente a varios conjuntos de interacción. Esta mejora incrementa la productividad y mejora la experiencia de usuario, permitiendo definir configuraciones de interacción predefinidas, cada una asociada a un grupo distinto de interaction pairs.

La solución simplifica el proceso de configuración, reduce el riesgo de errores y ofrece mayor flexibilidad a la hora de personalizar las interacciones. Una configuración más rápida e intuitiva de las interacciones multifase DEM permite centrarse en los objetivos de la simulación, en lugar de en los detalles de configuración.

En el pasado, para garantizar un alto nivel de precisión en las simulaciones SPH era necesario refinar todo el dominio, lo que se traducía en un aumento significativo de los tiempos de cálculo. Este enfoque resultaba poco eficiente, especialmente en aplicaciones como la lubricación de engranajes o el salpicado de agua sobre los neumáticos, donde solo algunas regiones localizadas requieren una mayor resolución.

Con Simcenter STAR-CCM+ 2510, ahora es posible aplicar el refinamiento local de las partículas de fluido (local particle refinement) en áreas específicas del dominio. El usuario puede definir formas de refinamiento adaptativo, como bloques, cilindros o esferas, dentro de las cuales las partículas se refinan automáticamente, para posteriormente ser simplificadas (coarsened) fuera de ellas.

Este enfoque permite obtener una mayor precisión en las zonas de interés, manteniendo tiempos de simulación reducidos con respecto al refinamiento global. De este modo, es posible acelerar los tiempos de turnaround sin comprometer la fidelidad numérica, haciendo que las simulaciones SPH de alta fidelidad sean más eficientes, prácticas y accesibles.

Las máquinas de flujo radial (Radial Flux Machines, RFM) representan más del 95 % del mercado de las e-machines, pero hasta ahora los workflows de simulación para estos sistemas resultaban complejos y fragmentados. La ausencia de un formato de datos uniforme entre las herramientas Simcenter EMAG y las soluciones para e-machines dificultaba garantizar la continuidad del workflow y la coherencia numérica entre los diferentes equipos de diseño.

Con Simcenter STAR-CCM+ 2510, ahora es posible importar proyectos de máquinas de flujo radial mediante el formato Simcenter Data eXchange (SCDX), totalmente compatible con todas las herramientas de e-machine y EMAG de la suite Simcenter.

Esta nueva funcionalidad permite integrar datos CAD y físicos en un único archivo, garantizando un workflow continuo, una mayor coherencia de los resultados y una colaboración más eficiente entre los equipos.

El resultado es un proceso de diseño más fluido e integrado, que amplía las posibilidades de desarrollo y mejora la experiencia global de simulación, con especial beneficio para el sector de la automoción, gracias al soporte ampliado para las e-machines.

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