Strömungsanalysen (CFD)

Numerische Strömungssimulationen (CFD: Computational Fluid Dynamics) ermöglichen eine dreidimensionale Berechnung und Visualisierung komplexer Strömungsvorgänge. Effekte, die experimentell nicht oder nur mit extremem Aufwand darstellbar sind, können mit Hilfe von Strömungssimulationen berechnet und farbgrafisch visualisiert werden. Mit den Ergebnissen kann das Produktverständnis deutlich gesteigert werden. Wir führen für Sie realitätsnahe Strömungssimulationen durch. Durch die Simulation sparen Sie Zeit und Kosten, denn die Herstellung und die experimentelle Untersuchung von teuren Prototypen ist hierbei nicht nötig.

Im Rahmen eines Simulationsprojektes bieten wir unseren Kunden eine detaillierte Analyse der jeweiligen strömungsmechanischen Aufgabenstellung. Basis der Analysen ist die vom Kunden bereitgestellte 3D-CAD-Geometrie und die relevanten Randbedingungen. Die Berechnungsergebnisse werden im zur Beantwortung der Fragestellung der Berechnungsaufgabe im Rahmen eines Analyseberichts grafisch ansprechend dargestellt. Sofern sich ungünstige Strömungsverhältnisse und Optimierungspotentiale zeigen, beinhaltet die Auswertung selbstverständlich auch Vorschläge zur Optimierung Ihrer Konstruktion.

Nachfolgend stellen wir für Sie nachfolgend einige Themengebiete dar.

Innenströmung/Außenströmung

Bei einer Außen- bzw. Innenströmung können im Strömungsbereich, je nach Reynoldszahl, spezielle Strömungsformen auftreten.
Mit Hilfe von Strömungssimulationen sind wir in der Lage, jedes beliebige Strömungsfeld realitätsnah zu berechnen. Die Simulationen können laminar oder turbulent erfolgen.
Das Strömungsmedium (Flüssigkeiten oder Gase) wird durch ein passendes Stoffgesetz beschrieben. Hierbei wird unter anderem definiert, ob sich das Medium kompressibel oder inkompressibel verhält.
Als Berechnungsergebnisse liegen unter anderem die Druck- und Geschwindigkeitsverteilung des Mediums im Strömungsraum vor. Des Weiteren können strömungstechnische Kenngrößen ermittelt werden, wie z.B. der Durchflusskoeffizient (Kv-Wert), der Widerstandsbeiwert (Zeta-Wert), der Strömungswiderstandskoeffizient (Cw-Wert) und der Auftriebskoeffizient (Ca-Wert).

Strömungssimulation einer Absperrklappe

Wärmeübertragung / Temperaturfelder

Die Berechnung von Temperaturfeldern kann im Rahmen einer Strömungssimulation erfolgen. In dieser Simulation wird zur Berechnung des Temperaturfeldes neben dem Strömungsraum der entsprechende Festkörper im Simulationsmodell berücksichtigt.
Der Wärmeübergang zwischen Festkörper und Fluid wird an jeder Stelle anhand der lokalen Strömungsgeschwindigkeiten und den Stoffwerten berechnet. Neben dem Wärmeübergang (Konvektion) können auch Wärmeleitung und Strahlung berücksichtigt werden.
Die Berechnungen können sowohl stationär wie auch transient (zeitabhängig) erfolgen.

Rotierende Maschinen

Ein wichtiges Anwendungsgebiet von Strömungssimulationen ist die Analyse von rotierenden Maschinen. Wir verfügen über umfangreiche Erfahrungen in der Simulation und Optimierung von rotierenden Maschinen.

Die Simulation kann sowohl stationär oder auch transient erfolgen. Es kann ein beliebiges Stoffgesetz für das Medium (kompressibel/inkompressibel, ein-/mehrphasig) definiert werden. Ziel dieser Berechnungen ist sehr oft eine Leistungssteigerung oder die Optimierung des Wirkungsgrades oder das Verhindern von Kavitation.

Optimierungspotentiale lassen sich anhand der Simulationsergebnisse sehr gut erkennen und Maßnahmen können abgeleitet werden.

Druckverteilung auf einem Rührwerk

Geschwindigkeit des Mediums in einem Spiralpumpengehäuse

Weitere Anwendungsgebiete für Strömungssimulationen

Neben den oben beschriebenen Aufgabenstellungen haben wir Erfahrungen mit der strömungstechnischen Simulation von:

• Freie Oberflächen, z.B. Schwappvorgänge
• Mehrphasenströmungen und Phasenübergang, z.B. Kavitation
• Überschallströmungen
• Entrauchungssimulationen
• Misch- und Separationsprozesse
• Bewegte Gitter
• Kühlung elektrischer Komponenten
• Gekoppelte Berechnungen CFD/FEM

Befüllsimulation eines Tankes

Entrauchungssimulation einer Tiefgarage

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