Strömungstechnische Optimierung von Konstruktionen

Strömungssimulationen

Der Einsatz der numerischen Strömungssimulation (CFD: Computational Fluid Dynamics) ermöglicht eine dreidimensionale Einsicht in komplexe Strömungsvorgänge. Vorgänge, die experimentell nicht oder nur mit extremem Aufwand darstellbar sind, können mit Hilfe der Strömungssimulation berechnet und farbgrafisch veranschaulicht werden.
hme führt für Sie realitätsnahe Strömungssimulationen durch. Die Herstellung von teuren Prototypen ist hierbei nicht nötig. Dadurch sparen Sie Zeit und Kosten. Im Rahmen eines Simulationsprojektes bieten wir unseren Kunden eine detaillierte Analyse der jeweiligen strömungsmechanischen Aufgabenstellung. Basis der Analysen ist der vom Kunden bereitgestellte CAD-Datensatz und eine Beschreibung der Randbedingungen. Im Rahmen eines Analyseberichts stellen wir die Berechnungsergebnisse grafisch ansprechend und zielorientiert dar. Sofern sich ungünstige Strömungsverhältnisse zeigen, beinhaltet die Auswertung selbstverständlich Vorschläge zur strömungstechnischen Optimierung Ihrer Konstruktion.
Die numerische Strömungssimulation hat ein breites Einsatzspektrum in verschiedenen Branchen. Um Ihnen einen kleinen Einblick zu geben, stellen wir für Sie nachfolgend einige Themengebiete dar.
 

Innen- und Außenströmungen

Bei einer Innen- bzw. Außenströmung können je nach Reynoldszahl bestimmte Strömungsformen auftreten. Mit Hilfe der CFD können unsere Ingenieure jedes beliebige Strömungsfeld realitätsnah berechnen. Die Berechnungen können laminar oder turbulent erfolgen. Das Strömungsmedium (Flüssigkeiten oder Gase) wird durch ein entsprechendes Stoffgesetz beschrieben. Hierbei kann unter anderem definiert werden, ob sich das Medium kompressibel oder inkompressibel verhält. Als Ergebnis einer Analyse liegen die Druck- und Geschwindigkeitsverteilung vor. Des Weiteren können strömungstechnische Kenngrößen wie z.B. der Durchflusskoeffizient (Kv-Wert), Widerstandsbeiwert (Zeta-Wert), Strömungswiderstandskoeffizient (Cw-Wert) und der Auftriebskoeffizient (Ca-Wert) bestimmt werden.
 

Umströmung eines Rennwagens
Umströmung eines Rennwagens
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Wärmeübertragung / Temperaturfelder

Zur Berechnung eines Temperaturfeldes wird neben dem Strömungsraum der entsprechende Festkörper im Rechenmodell berücksichtigt. Der Wärmeübergang zwischen Festkörper und Fluid wird lokal anhand der Strömungsgeschwindigkeiten und der Stoffwerte berechnet. Neben dem Wärmeübergang können Wärmeleitung und Wärmestrahlung berücksichtigt werden. Die Berechnungen können stationär und transient (zeitlich abhängig) erfolgen. Typische Berechnungsbeispiele sind Wärmetauscher, temperierte Werkzeuge, Abgasanlagen, Kühlung von elektronischen Baugruppen und die Simulation von Rauchausbreitung.


Temperaturverteilung eines Abgaskrümmers
Temperaturverteilung eines Abgaskrümmers
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Rotierende Maschinen

Rotierende Maschinen stellen ein wichtiges Anwendungsgebiet der Strömungssimulation dar. hme verfügt über umfangreiche Erfahrungen in der Simulation dieser Maschinen. Die Berechnung kann stationär oder transient erfolgen und es kann ein beliebiges Stoffgesetz (kompressibel/inkompressibel, ein- oder mehrphasig) zugrunde gelegt werden. Ziel der Analyse ist meist die Berechnung und Optimierung des Wirkungsgrades oder der Leistung.
Typische Beispiele für rotierende Maschinen:

Strömungsverhalten eines PC-Lüfters
Strömungsverhalten eines PC-Lüfters

 

Weitere spezielle Themengebiete

Neben den beschriebenen Aufgabenstellungen liegen Erfahrungen mit speziellen Themengebieten vor:

Druckverteilung im Tunnel bei Anfahrt einer U-Bahn Druckverteilung im Tunnel bei Anfahrt einer U-Bahn

 

Bei Interesse schreiben Sie uns bitte eine kurze Nachricht und wir beraten Sie gerne ausführlicher über die Möglichkeiten und Vorteile der CFD-Analyse.