CFD-Simulation

Strömungen vorhersagen

Was in der Meinungsforschung in Bezug auf politische Entwicklungen nicht sehr gut funktioniert, liefert in der Produktentwicklung überzeugende Ergebnisse: die Strömungssimulation, auch als numerische Strömungsmechanik oder englisch als Computational Fluid Dynamics (CFD) bezeichnet. Ein auf diese Technik spezialisierter Anbieter ist Capvidia mit der CFD-Lösung Flowvision. Um vor der geplanten Einführung einer CFD Berechnungssoftware den Nutzen des Flowvision Software Paketes besser beurteilen zu können, bietet Capvidia interessierten Unternehmen die Möglichkeit in so genannten "3/10 Simulationsprojekten" klar abgegrenzte Aufgabenstellungen zu bearbeiten. Bei diesen Projekten geht es darum, ein Strömungssimulations-, Wärmeübertragungs- oder verwandtes Berechnungs- oder Simulationsproblem, nach kundenspezifischen Kriterien mit Flowvision erfolgreich abzuarbeiten. Ein erfahrener Capvidia Partner erstellt zum Festpreis anhand einer detaillierten Problembeschreibung eine Spezifikation, welche für sein Unternehmen einer Lösung bedarf und übermittelt entsprechende 3D Geometrie Daten als Grundlage des Simulationsprojektes.

Strömungslinien und Druckverteilung über die Oberfläche eines Formel Rennwagens.

Das Capvidia-Flowvision-Team stellt daraufhin eine umfassende Projektplanung zusammen, welche an den Projektpartner kommuniziert wird. Die Simulation kann dann bei Capvidia selbst, oder aber bei dem Projektgeber in Kombination mit Capvidia Ressourcen durchgeführt werden.

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Diese Vorgehensweise soll eine effiziente Verknüpfung individueller Problemstellungen mit der CFD-Software garantieren sowie ein detailliertes Kennenlernen des CFD-Produktes, bei gleichzeitiger Evaluierung in Bezug auf nutzerspezifische Problemstellungen ermöglichen.

Capvidia CFD Projekte decken allgemeine Strömungssimulation ab, im Speziellen aber auch:

  • Externe Aerodynamik - Virtueller aerodynamischer Tunnel
  • Interne Strömung in hydraulischen Systemen, wie Pumpen, Kompressoren, etc., inkl. Berechnung für kleinste Spalte
  • Kühlung elektrischer und elektronischer Geräte ¿ thermische Analyse
  • Strömung in Systemen mit beweglichen Körpern (Motoren, Lagern, Ventil Systemen, Rotoren, Kolben, etc.)
  • Marine Anwendungen (Schiff Schleppwiderstand, Schwimmstabilität, Prellen, Wellen, Freiflächen, etc.)
  • Wind Kraft- und Wind Propeller Systeme
  • Turbinen
  • Düsenantriebe
  • Industrielle Gasbrenner, Verbrennungsprozesse, Gasmischung in Brennräumen
  • Fluid Struktur Interaktion - Co-Simulation mit SIMULIA Abaqus
  • Medizinische Anwendungen (Herzklappen-Simulation, Lungen und Nasenluftströmung, etc.)

Flowvision umfasst laut Anbieter Funktionen, um bekanntermaßen schwierige CFD-Fragestellungen, zu adressieren. Automatische Vernetzung und der so genannte Kleinstspalt Tracking-Mechanismus ermöglicht nicht nur die Simulationen von bewegten Körpern in der Simulationsdomäne, sondern auch die Berechnung extrem kleiner Zwischenräume (viel kleiner als die Elementgröße des Rechengitters). Die Netzgenerierung basiert auf SGGR (Sub-Grid-Geometry-Resolution)-Techniken, um für die Vernetzung die ursprüngliche CAD-Geometrie Grenzen zu erhalten. Auf diese Weise bleiben Probleme, wie die Dimensionalität innerhalb der Simulationsdomäne beherrschbar. Diese Technik wird auch verwendet, um Schließ- und Öffnungsmechanismen von Ventilen zu simulieren, wobei sich der Zwischenraum zwischen zwei Elementen kontinuierlich verändert und im Moment des Schließens gleich Null ist.

Flowvision ist modular aufgebaut und durch die objektorientierte Architektur (C + +), sehr flexibel und einfach zu erweitern oder an kundenspezifische Anforderungen anzupassen.

Capvidias Projektarbeit bezieht sich auf anspruchsvolle CFD-Projekte in enger Zusammenarbeit mit industriellen Partnern, nicht nur zur Evaluierung, sondern auch zur Validierung von Simulationsergebnissen mit vorhandenen experimentellen Daten.

Beispiel für die Entwicklung der Fluid-Struktur-Interaktionsfähigkeit in Co-Simulation mit Simulia/Abaqus, ist die Pionierarbeit bei der Untersuchung des Aquaplaning Verhaltens von Autoreifen unter Berücksichtigung der Strömungs-, wie auch der Strukturproblematik.

Ein weiteres großes Projekt dieser Art ist im Bereich der Entwicklung und vollständigen 3D-Simulation von Schraubenkompressoren, durchgeführt worden. Flowvision wird heute vom Marktführer für die Optimierung und Verbesserung des Verdichter-Designs verwendet. -sg-

Capvidia, Neuss, Tel. 02131/1780145, http://www.capvidia.com

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