Overblik i tre dimensioner
Med udgangspunkt i Virtual Reality-teknologien har et samarbejde mellem FORCE Technology, Grundfos og UNI•C gjort det muligt for virksomheder at undersøge den interaktive sammenhæng mellem et konkret pumpedesign, de strømningsmæssige forhold og den samlede pumpes effektivitet.
Med systemet, som har fået betegnelsen virtuelt pumpedesign, er det muligt at opnå en hidtil ukendt interaktiv sammenhæng mellem et konkret pumpedesign, de strømningsmæssige forhold og den samlede pumpes effektivitet. Dette sker dels ved en målrettet udvikling af de grundlæggende matematiske metoder, en tilpasning af disse imod realistisk tre-dimensional tidsafhængig simulering af pumper samt en grundig sammenligning med måledata.
UNI•C råder over VR-teknologien, der anvendes i projektet, mens udviklingen af strømningsmodeller primært varetages af FORCE Technology. For Grundfos er projektet et led i den fortsatte udvikling og optimering af pumpedesign.
”Strømningsmekanikken har hos FORCE Technology gennem tiderne mest knyttet sig til skibe og broer. Men den nyeste viden vi har fået, når det drejer sig om strømningsmekanik, vil også være til stor nytte for industrien”, fastslår projektleder Thomas Ingvorsen , som har været tovholder for FORCE Technology siden projektet tog sin begyndelse i efteråret 2002.
”Strømning kan sammenfattende betegnes som bevægelser af gas eller væske i en given komponent eller enhed - og strømningen er derfor af helt afgørende betydning for maskiners effektivitet. Derfor har vi med det nye projekt opbygget et forretningsområde inden for strømningsmekanik, som knytter sig til både pumper, kedler, kompressorer og varmevekslere”, siger Thomas Ingvorsen.
Anvendelsen af den udviklede teknologi knytter sig til designfasen af produkter. Indflydelsen af designændringer på strømningsforhold og dermed produktets samlede effektivitet kan visualiseres hurtigt og effektivt, hvormed der kan opnås betydelige besparelser i udviklingsomkostninger og –tid.
”Ønsket om at virkeliggøre det virtuelle pumpedesign, skal ikke mindst ses i lyset af, at metoden giver en meget intuitiv fornemmelse af, hvad der sker under processen. Man får en tre-dimensional afbildning af konstruktionen, man ønsker at undersøge, og man kan - populært sagt, bevæge sig rundt om den og ind i den - samt ændre på den”, forklarer afdelingsleder Christian Brix Jacobsen, Grundfos.
”Den nye teknologi er i høj grad baseret på eksperimentelle metoder, som giver mulighed for at analysere virkemåde og effektivitet. Herudover anvendes Computational Fluid Dynamics – CFD, som er computerbaserede modeller til simulering af strømninger”, siger Christian Brix Jacobsen. ”Vi forsøger således at udnytte styrken i at kunne kombinere to forskellige metoder - den eksperimentelle model og CFD-simulering. Begge metoder har komplementære styrker og fordele”.
Hvis man skal pege på en svaghed ved computerbaseret simulering, må man rimeligvis erkende, at det kan være vanskeligt at skabe sig et helt præcist overblik over, hvordan strømningsforholdene er. ”Men ved at tolke simuleringsresultaterne, kan man imidlertid lave en tredimensional og interaktiv afbildning af, hvordan strømningen ser ud. Derved får man et bedre grundlag for at foretage den nødvendige optimering”, påpeger Michael Grønager, specialkonsulent på UNI•C. ”Samtidig er det en stor styrke, at alle data er samlet i en computermodel. Herved kan man foretage de nødvendige ændringer af designet og via simuleringsmodellen umiddelbart se betydningen af den ændring, man har foretaget.”
”VR-teknologien er endnu ret ny. At skabe et design er en kreativ proces, og desto bedre man er til at stille spørgsmål som: ”Hvad sker der, hvis vi gør det og det?”, desto bedre kan man understøtte den kreative proces”, understreger Thomas Ingvorsen. Han er da heller ikke i tvivl om, at man fremover i endnu højere grad vil blive i stand til at tilbyde kunderne nogle effektive løsninger på de tekniske udfordringer, som f.eks. industrivirksomheder står over for i dagligdagen.
Vigtigheden af at udnytte nye muligheder i produktudviklingen er i fokus hos Grundfos. ”For at sikre den fortsatte udvikling og strømningsmæssige optimering af pumper, kræves udvikling af langt mere avancerede og detaljerede numeriske modeller og eksperimentelle metoder end tidligere anvendt. Gennem projektet vil det være muligt at foretage konceptstudier på et virtuelt plan og dermed vil projektet være medvirkende til at reducere både ressource- og tidsforbrug”, fastslår Christian Brix Jacobsen.
På UNI•C er man ikke i tvivl om, at det virtuelle pumpedesign vil få en markant rolle i industrien de kommende år - ikke mindst, fordi teknologien er tids- og omkostningsbesparende. Ydermere vil den blive mere let tilgængelig i fremtiden - i takt med at computerne får stadig mere datakraft.
I marts 2000 etablerede UNI•C sammen med DTU et Virtual Reality Center, kaldet VR•C. Centret råder over avanceret VR-udstyr og har til formål at virke som bindeled mellem forskning og erhvervslivets brug af digitale frontteknologier og tjenester. Det forventes, at projektet bidrager til en større international efterspørgsel af dansk VR kompetence og relaterede software-produkter.
”Udbredelsen af VR-teknologier forventes at stige de kommende år og sammen med hurtige bredbåndsforbindelser vil de udviklede metoder blive tilgængelige for flere små og mellemstore virksomheder uden større investeringer”, vurderer Michael Grønager.
Udviklingen af systemet sigter i første omgang mod en anvendelse i forbindelse med design af strømningsmaskiner, men projektet indeholder en lang række generiske elementer, der med stort udbytte vil kunne anvendes inden for en lang række andre industrigrene. Foreløbig er det planen, at det virtuelle pumpedesign skal anvendes inden for tre markedssegmenter: den industri, som knytter sig til procesudstyr, kraftvarmeindustrien samt på lidt længere sigt den maritime industri.
(FORCE Technology er samarbejdspartner og vidensleverandør i Metal Supply)
