Die Darstellung von Strömungsverhältnissen in und um Bauteile im Rahmen einer CFD-Analyse ist eine attraktive Alternative zu aufwändigen Wind- oder Wasserkanalversuchen. Dabei ermöglicht die numerische Strömungssimulation die schnelle und kostengünstige Absicherung von Funktion und Qualität Ihrer Produkte. Insbesondere bei durchströmten Bauteilen bietet sie die Möglichkeit, Strömung in Bereichen darzustellen, in denen eine Messung oftmals kaum möglich ist.
Mittels CFD-Berechnung sind wir nicht nur in der Lage, Strömungsgeschwindigkeiten und Druckverluste darzustellen, sondern auch Temperaturverteilungen im Strömungsraum abzubilden, die sich durch verschiedenartige Wärmequellen einstellen können. Auch Mischungsverhältnisse, Rührvorgänge, oder die Durchströmung poröser Medien lassen sich mit Hilfe der CFD-Simulation sichtbar machen. Somit lassen sich Totzonen und Verwirbelungen in der Strömung bereits in der Entwurfsphase erkennen.
CFD-Simulation einer Labyrinthspaltdichtung
Weiterhin können unerwünschte Druckverluste durch konstruktive Verbesserungen vermieden werden. Dadurch ist es möglich, lediglich die Prototypen zu testen, die bereits in der Simulation vielversprechende Ergebnisse geliefert haben. Vermeiden Sie Bauteilversagen und gehen Sie mit unserer Unterstützung auf Nummer sicher !
Stand der Technik bei der Strömungssimulation mittels CFD-Berechnung
Auch mit moderner Hardware können turbulente Strömungen lediglich näherungsweise abgebildet werden. Dabei hängt Die Genauigkeit der CFD-Simulation vom Turbulenzmodell ab, welches den jeweiligen Anforderung an die Strömungssimulation entsprechend gewählt werden muss. Hierfür ist ein fundiertes Fachwissen und eine gewisse Erfahrung seitens des Berechnungsingenieurs erforderlich. Eine aufwändige CFD-Analyse, je nach Modellgröße und Anwendungsfall, führt leicht zu immensen Rechenzeiten. Unsere erfahrenen Spezialisten wählen jedoch für die CFD-Berechnung stets die auf die Bedürfnisse unserer Kunden passenden Parameter. Nur somit lassen sich die gewünschten Strömungseffekte abbilden. Außerdem lassen sich durch Kopplung der CFD-Berechnung mit einer FE-Analyse im Rahmen einer FSI-Simulation (Fluid-Struktur-Interaktion) Wechselwirkungen zwischen Strömung und Strukturmechanik abbilden.
Vorgehensweise zur Absicherung der Funktion Ihrer Produkte durch CFD-Simulation
Zur Sicherstellung der optimalen Funktionsweise Ihrer Produkte, schauen mir uns das durch die jeweiligen Bauteile eingegrenzte Strömungsvolumen genau an.
Abhängig von den Anforderungen und Vorgaben für die im Rahmen der CFD-Analyse zu untersuchenden Strömungsverhältnisse bilden wir durch die Auswahl des entsprechenden Strömungsmodells die Realität bestmöglich durch entsprechende Näherungen ab. Auf Wunsch setzen wir uns mit Prüfinstituten und -einrichtungen in Verbindung, um die jeweiligen Anforderungen der durchzuführenden Tests oder Prüfungen zu ermitteln, und Ihr Produkt danach auszulegen. Diese Parameter werden für die CFD-Berechnung in Form von Geschwindigkeiten, Massenströmen und/oder Temperaturen als Randbedingungen zu Grunde gelegt.
Ermittlung der Stoffdaten für CFD-Analyse
Die Genaugkeit und Ergebnisqualität der Strömungssimulation ist in der Regel von der Dichte, der Viskosität aber auch der Wärmekapazität des verwendeten Fluids in dem für die Simulation gültigen Temperaturbereich abhängig. Hierfür erforderliche Stoffdaten für alle gängigen Fluide entnehmen wir üblicherweise einschlägiger Fachliteratur, es sei denn die Daten werden seitens unserer Kunden zur Verfügung gestellt.
Versagenskriterien zur Bewertung der CFD-Simulation
Für die Versagensbewertung der Strömungsverhältnisse werden üblicherweise kundenseitige Kriterien vorgegeben. Entsprechende Kriterien sind beispielsweise Druckverlust, Mischungsverhältnisse und Stoffkonzentrationen bei mehrphasiger Strömung, Temperaturobergrenzen oder Partikelverteilungen in bestimmten Bereichen des Strömungsraumes (z.B. Ablagerungen am Boden eines Behälters).
Validierung der Strömungssimulation
Durch Kooperation mit namhaften Instituten koordinieren wir auf Wunsch gerne folgende Tests bzw. Messungen:
- Messungen in Wind- oder Wasserkanal
- Optische Messungen zur Charakterisierung von Strömungsgeschwindigkeiten und Partikelverteilungen
- Druckverlustmessungen
Validierung einer CFD-Analyse im Windkanal
Projektbeispiele für numerische Strömungssimulationen:
Deutsch 
English (UK) 
Español 