Strömungssimulation

Die Strömungssimulation findet oft zur Bestimmung von Randbedingungen (z.B. Druck, Temperatur, Wärmeübergang, etc.) weiterer Bauteilbetrachtungen (z.B. 3D – FE – Simulation) Anwendung, kann jedoch auch als alleiniges Verfahren zur Optimierung von Strömungsformen (z.B. Reduzierung des Druckverlusts) verwendet werden. Aufgrund geringer Rechenzeiten und hohem Validierungsgrad weisen, je nach Komplexität des Problems, etablierte Modelle wie die Euler- oder Potentialgleichungen und eindimensionale Betrachtungen (z.B. Bernoulligleichung, Fannoströmung, Rayleighkurve, etc.) Vorteile gegenüber der CFD - Methode auf. Dadurch lassen sich zügig Parameterstudien durchführen, die ansonsten in der 3D-Simulation nur stark vereinfacht oder unter hohem finanziellem Aufwand möglich wären.

Wenn die Geometrie des durchströmten Bauteils (z.B. Bestimmung des Durchflussfaktors eines Ventils) oder die detaillierte lokale Beschreibung der Strömung (z.B. Zündstrahlen in einem Motorbrennraum) von Bedeutung ist, wird im Regelfall die numerische Strömungsmechanik auf Basis der Navier – Stokes – Gleichungen angewandt. Da es sich hierbei um ein zwar mächtiges, aber auch sehr komplexes, aufwändiges und rechenintensives Verfahren handelt, erfordert die Implementierung von Teilmodellen, das Erzielen von konvergenten Lösungen und die letztliche Beurteilung der Rechenergebnisse ein hohes Maß an Erfahrung.

Unser Leistungsspektrum reicht von eindimensionalen Druckverlustberechnungen über komplexe Netzwerkmodelle zur mehrdimensionalen numerischen Strömungsmechanik (2D / 3D – CFD). Hierbei ist stets ein Kompromiss zwischen Modellierungsaufwand, Rechenzeit und Modellgenauigkeit zu treffen. Oft stellt sich heraus, dass bereits mit einfachen, überschlägigen Methoden das gewünschte Ergebnis bzw. die gewünschte Genauigkeit erzielt werden kann. Sei es die Beschreibung der kompressiblen, reaktiven und instationären Strömung im Brennraum eines Verbrennungsmotors, die Beurteilung der Qualität der Mischung zweier Stoffströme, die Bestimmung des Wärmeübergangs in durchströmten Kanälen oder "lediglich" die Ausweisung von Formdruckverlusten – wir stehen Ihnen als Partner gerne zur Verfügung.

Methoden

• Modellerstellung (strukturierte und unstrukturierte Vernetzung)

• Stationäre und transiente Berechnungen

• Eindimensionale Strömungsberechnungen: Netzwerkmodelle, Druckverluste, Wärmeübergänge, Massenströme, Temperaturverteilungen, kritische Siedezustände, Wärmedurchgang, choked flow

• Laminare und turbulente (RANS / URANS) Strömung

• Numerische Bestimmung von Wärmeübergängen, Druckverlusten

• Speziestransport

• Verbrennungsmodellierung

• Zweiphasenströmung

Abgeschlossene Projekte

• 1D - Berechnung und Konzeption der Kühlung von Brennkammerwänden

• 1D - Berechnung von Druckverlusten im Kühlwasserpfad verschiedener Brennkammer-Elemente (Zünder, Sonden, Verblockungen, Drosseln)

• Gekoppelte 1D und CFD - Berechnung, sowie Konzeption der Kühlung einer Brennermündung

• 1D - Berechnung und FE - Berechnung von Temperaturverteilung, Spannungen und Lebensdauer einer Brennkammerfrontplatte

• 1D - Berechnung und FE - Berechnung einer aus Kupfer gefertigten, wassergekühlten Brennkammertragstruktur

• CFD - gestützte Optimierung eines Kugelwärmetauscherprofils zur Vorheizung von Druckluft

• CFD - Berechnung der Wasserdruckverteilung in einer Peltonradschaufel

• CFD - Berechnung der Zündung und Verbrennung in einem vorkammergezündeten Großgasmotor

• CFD - Berechnung der Qualität eines statischen Mischers zur Beimischung von Erdgas in einen vorgewärmten Luftmassenstrom

• CFD - gestützte Optimierung eines Kühlgasgehäuses