Simuloi sopivat olosuhteet

Useissa laitteissa, koneissa tai tuotantoprosesseissa toiminta perustuu ilmavirtauksiin. Tätä ei välttämättä tule ajatelleeksi silloin kuin kaikki sujuu ongelmitta ja mitään haitallista ei pääse prosessin aikana tapahtumaan. Entä jos kuivatuksen tai ilmanvaihdon yhteydessä jokin kohta kuivuu liikaa ja jokin kohta jää märäksi tai kerää kosteutta? Tai pyrittäessä tasaisiin olosuhteisiin, lämpötila jakautuu epätasaisesti; osa tuotteesta tai paikasta ei viilene ja osa jopa jäätyy? Joskus huonosti toimivalla jäähdytyksellä voi olla huomattavasti katastrofaalisempiakin seurauksia, esimerkiksi ydinvoimalan jäähdytysjärjestelmän pettäessä. Näihin tilanteisiin ei kukaan halua joutua. Jos jotain kuitenkin menee pieleen,  alkaa taistelu aikaa vastaan kun selvitetään missä on vika ja mitä tehdä vian korjaamiseksi.

Epätoivottuihin lieveilmiöihin voi olla monia eri syitä: Ulkoiset olosuhteet voivat olla haastavia tai muuttua äkillisesti, mitoitus on toteutettu puutteellisesti tai laitteissa voi olla toimintahäiriötä eivätkä ne toimi halutulla tavalla. Jälkimmäiseen voi vaikuttaa se, että laitteet ovat huonosti suunniteltuja tai niitä käytetään väärin. Syiden selvittäminen saattaa olla vaativaa ja joskus jokin ei-toivottu tilanne on monien asioiden summa.

Esimerkiksi epätasaisen kuivatuksen tai jonkin kohdan jäätymisen syyt voidaan päätellä virtauslaskennan (CFD) tuottamasta nopeus- ja lämpötilakentistä. Usein epätasaisiin olosuhteisiin on syynä huonosti ohjattu virtaus tai väärin mitoitettu kapasiteetti, nämä ovat luotettavasti todennettavissa laskennan avulla. Virtaavan aineen nopeus ja turbulenssi vaikuttavat oleellisesti lämmönsiirron tehokkuuteen joten niissä kohdissa, joissa nopeus on merkittävästi hidastunut tai vastaavasti kasvanut, on odotettavissa voimakkaampia muutoksia esimerkiksi lämpötiloissa ja lämpötilan kehittymisessä. Tämä edelleen vaikuttaa suoraan lämpötilasta riippuviin ilmiöihin, kuten kuivumiseen, lämpenemiseen tai jäähtymiseen. Tokikaan edellä mainitut seikat eivät ole pelkästään lämpötilasta riippuvia asioita vaan niihin vaikuttaa kokonaistilanne – lämpötila, nopeus, paine sekä mahdollinen kosteus. Suureiden vaihtelut voidaan havaita virtauslaskennan tuloksista, joiden perusteella voidaan tehdä tilannetta parantavia korjauksia. Näitä tilanteita voi ilmetä esimerkiksi puhallinkoteloissa, varastoissa, autojen ja työkoneiden ohjaamoissa tai pakastimissa ja kylmäkaapeissa.

Jos olosuhteet eivät ole asianmukaiset, voi syntyä huomattavia haittoja – erilaiset mekaaniset laitteet voivat vaurioitua tai rikkoutua liian kylmistä tai kuumista lämpötiloista, elintarvikkeet pilaantua tai työkoneiden kuljettajien ja varastotyöntekijöiden työviihtyvyys kärsiä. Jos kuumaa ilmaa puhallettaessa ilmasuihku ohjautuu huonosti tai puhaltimen teho on ylimitoitettu ja kuuman ilman tilavuusmäärä kasvaa liian suureksi, voivat ympäröivät rakenteet alkaa sulaa tai kuumentua niin, että niistä voi aiheutua palovammoja. Tällöin on kyseessä selkeä riskitilanne. Kosteuden kertyessä ei-toivottuihin paikkoihin, voi se huonoimmassa tilanteessa kerryttää hometta tai ruostetta, mikä heikentää rakennetta pitkässä juoksussa. Jos esimerkiksi elintarvikkeiden säilytystiloja ei saada pidettyä tasaisessa lämpötilassa voivat elintarvikkeet pilaantua tai niiden laatu kärsiä. Työolosuhteiden ollessa epäsuotuisat työteho kärsii ja huonosti mitoitettu ilmastointi voi jopa johtaa sairauspoissaoloihin vedon kipeyttäessä lihakset tai jos tehoton ilmastointi aiheuttaa sisäilmaongelmia. Tästä voi aiheutua huomattavia vahinkoja ja kustannuksia, mitkä voisivat olla estettävissä huolellisella varautumisella ja asioiden suunnittelulla. CFD toimii loistavana apuna kun tavoitellaan parasta lopputulosta, halutaan välttyä turhilta kustannuksilta ja minimoida haittoja.