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Ansys CFX®
Ansys CFX ® è un modulo di Ansys ® creato per analisi fluido-termodinamiche. Esso non è un
software dedicato allo stampaggio ad iniezione, come Mold Flow ® , ma ha la capacità di risolvere,
mediante l’analisi finita, anche problemi in cui vi sono scambi termici, reazioni chimiche e
cambiamenti di fase. Ansys CFX ® è particolarmente indicato per l’analisi del flusso nelle
turbomacchine in quanto permette la modellizzazione di fluidi con velocità supersoniche e permette
di implementare fenomeni come la cavitazione.
La prima operazione richiesta dal software è la discretizzazione del modello. Ansys CFX ®
non è in grado di costruire la mesh partendo da un file cad, pertanto si deve eseguire la meshatura
con altri programmi quali ad esempio Ansys Workbench ® .
Non essendo un software dedicato, si deve porre particolare attenzione alla implementazione dei
dati di processo e del materiale. Il materiale polimerico, ad esempio, deve esser creato ed inserito
nel database impostando le equazioni e i modelli che lo caratterizzano; questi possono esser la
dipendenza del calore specifico dalla temperatura e il modello di Cross-William Landel Ferry (WLF)
per definire la viscosità in funzione della temperatura e dello shear rate. Anche lo scambio termico
deve esser modellizzato: durante la fase di iniezione lo scambio termico avviene tra stampo e
polimero fuso, quindi tra solido e liquido, mentre durante la fase di raffreddamento, lo scambio
avviene tra solido e solido (scambio di calore per conduzione).
L’ipotesi di velocità nulle al gate è plausibile nel momento in cui si analizzi lo scambio
termico tra stampo e polimero in condizione di fine impaccamento.
Grazie alla possibilità di inserire equazioni dimensionali per controllare i parametri
fluidodinamici più importanti, Ansys CFX ® può esser usato in infinite applicazioni; ma la sua
versatilità rende difficile, se non impossibile, l’impostazione di simulazioni complesse quali quella
dell’intero processo di stampaggio. Per questo tipo di simulazioni è maggiormente indicato l’utilizzo
di un software agli elementi finiti dedicato come Moldflow ® , limitando l’analisi CFX a singole fasi del
processo.
Le potezialità di Ansys CFX ® sono però notevoli; esso può eseguire una analisi combinata
fluido-termodinamica tridimensionale con elevata accuratezza dei risultati. È possibile su ogni
sezione definita dall’utente osservare i profili di temperatura nello stampo, nel gate e nei canali di
raffreddamento, ed è possibile valutare lo scambio termico e l’andamento della velocità nel
condotto in dipendenza dal tempo; è possibile inoltre definire nuove variabili e diagrammarle sulle
sezioni desiderate.
Vantaggi potenziali della simulazione numerica
I vantaggi potenziali sono quelli tipici di tutte le simulazioni che, per definizione, consentono
di riprodurre le condizioni in modo virtuale, potendo eseguire una analisi sperimentale numerica,
riducendo i tempi e i costi di un apparato sperimentale fisico. Nello stampaggio moderno l’utilizzo di
metodi complessi e sofisticati quali la progettazione con l’ausilio del calcolatore, l’analisi a elementi
finiti e le simulazioni di riempimento e raffreddamento non garantisce la risoluzione di tutte le
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