От имени всего коллектива компании ANSYS мы хотим поздравить команду Emirates Team New Zealand с победой в самой престижной регате в мире – Кубке «Америки» 2017 года. Победа на Кубке «Америки» – это не только большое достижение в парусном спорте и в командной работе, это еще и большое достижение в сфере инженерии.
Что мне лично нравится в Кубке Америки, так это то, что на протяжении всего сезона все мои друзья и коллеги осведомляются у меня о ходе соревнований так, как будто бы я являюсь экспертом в этом деле (вы можете видеть по фотографии, что я – скорее любитель проводить воскресный день на яхте, а отнюдь не капитан спортивного судна). Тем не менее, я вполне компетентен в области инженерных технологий, которые реализованы в удивительных лодках Кубка Америки.
Первым делом, посмотрите это видео, чтобы понять, о каком уровне технологий идет речь. Вы увидите катамараны на подводных крыльях, которые прямо таки парят над водой. У них даже нет паруса как такового: это, скорее, следует называть крылом.
Давайте поговорим о том, как продукты для моделирования ANSYS позволяют разрабатывать эти потрясающие гоночные машины. Команда из Новой Зеландии «Emirates Team New Zealand» (ETNZ) уже много лет использует программное обеспечение ANSYS: команду поддерживает австралийский партнер ANSYS LEAP Australia и специалисты компании ANSYS по композиционным материалам.
Давайте сосредоточимся на том, как же именно используется моделирование при проектировании основного паруса, а точнее крыла. В полной мере этот вопрос освещён в превосходной статье Стива Колли (Steve Collie), инженера-аэродинамика команды ETNZ.
Следует отметить, что команда ETNZ использует процесс разработки, на 100% основанный на результатах моделирования, что позволяет эффективно проверять тысячи различных вариантов конструкции. Вот примеры применения такого подхода:
- Моделирование задач гидрогазодинамики (CFD – computational fluid dynamics). Речь идет о гонках, и необходимо обеспечить настолько большую скорость, насколько это возможно. Точно так же, как CFD-расчёты используются для расчета подъемной силы крыла самолёта, здесь CFD-расчёты позволяют рассчитать «подъёмную» силу, которая является движущей для лодки.
- Расчёты на прочность композиционных конструкций. Гоночные лодки должны быть максимально легкими – это ключ к их изящному парению над водной гладью. Как вы могли догадаться, нервюры и лонжероны крыла изготавливаются не из стали, а из композиционных материалов. Расчёт таких композиционных элементов на прочность является одним из ключевых задач проектирования лодки. По этой ссылке вы можете ознакомиться с возможностями ANSYS по моделированию композиционных материалов.
- Связанные расчёты. Как вы можете себе представить, отдельные части крыла – основная секция и три закрылка – будут деформироваться вследствие действия на них создаваемой крылом подъемной силы. Динамика воздушного потока тесно связана с динамикой конструкции крыла, поэтому для разработки крыла необходимо проводить связанные расчёты, в данном случае связанный расчёт гидрогазодинамики и механики деформируемого твердого тела (FSI – Fluid-Structure Interaction). Именно такой расчёт позволяет достоверно оценить поведение конструкции крыла и величину подъемной силы. Благодаря FSI-расчётам в ANSYS команда ETNZ получила возможность проработать сотни различных вариантов и выбрать наиболее оптимальное решение.
- Автоматизация. Только что я упомянул о сотнях различных вариантов, которые были просчитаны и проанализированы. Так вот, стоит остановиться на этом вопросе подробнее. Для достижения максимальной эффективности процесс расчёта полностью автоматизирован. Программное обеспечение ANSYS не только дает вам возможность провести один точный расчёт, расчётная среда ANSYS также позволяет вам без особых усилий автоматизировать и настроить процесс для быстрого расчета сотен вариантов конструкций.
- Параметризованные расчёты. Команда ETNZ использует модуль ANSYS DesignXplorer для уменьшения количества расчётов различных конфигураций, требуемых для того, чтобы охватить все пространство параметров конструкции. Это является ключевой возможностью, необходимой как для полного исследования пространства конфигураций конструкции, так и для полного исследования её эксплуатационных режимов настолько быстро, насколько это представляется возможным (т.е. с расчётом минимального количества «опорных» конфигураций для построения поверхностей отклика).
Если вам нравится парусный спорт, или если вы просто интересуетесь современными технологиями, то Кубок Америки – отличное событие, на которое стоит обратить внимание. Еще раз поздравляем команду ETNZ с их успехом в этом состязании. 35-й Кубок Америки подошёл к концу, и я буду скучать по трансляциям этой восхитительной регаты (т-с-с… не говорите моему начальнику, что я их смотрел!).
Источник: www.ansys-blog.com
Автор: Gilles Eggenspieler
