Strömungssimulation – CFD Simulation

Validieren und optimieren Sie Ihre Konstruktionen mit der Durchführung von Fluidströmungs- und Wärmeübertragungsanalysen

Die CFD Simulation (Computational Fluid Dynamics, Deutsch: numerische Strömungsmechanik) ist ein Teilgebiet der Strömungsmechanik und eine Methode zur numerischen Analyse des Verhaltens von Fluiden wie Luft oder Wasser. Durch das Lösen von Differenzialgleichungen werden Strömungen, Druckverteilungen und Temperaturfelder in einem vorgegebenen Bereich simuliert. Mit Hilfe der Strömungssimulation können verschiedene Prozesse untersucht werden, wie z.B. die Strömungsmuster von Fahrzeugen oder Gebäuden, die Wärmeübertragung in technischen Anlagen oder die aerodynamischen Eigenschaften von Flugzeugen und Autos. Die CFD-Simulation ermöglicht Ingenieuren und Konstrukteuren ein besseres Verständnis des Strömungsverhaltens und hilft bei der Optimierung von Konstruktionen und Prozessen in vielen Anwendungsbereichen wie Luft- und Raumfahrt, Automobilindustrie, Energietechnik und Umweltschutz.

Wie funktioniert eine CFD-Simulation?

Die CFD-Simulation basiert auf der Anwendung der Finite-Volumen-Methode, einem mathematischen Verfahren. Dabei wird das zu untersuchende Gebiet in quaderförmige Volumenelemente unterteilt, die als Rechennetz dienen. Für jedes Volumenelement werden die Gleichungen numerisch gelöst, die das Strömungsverhalten beschreiben. Auf diese Weise kann eine Gesamtlösung für das betrachtete Gebiet ermittelt werden.

Welche physikalischen Effekte werden bei einer CFD-Berechnung berücksichtigt?

Es stehen verschiedene Analyseverfahren mit unterschiedlichem Funktionsumfang zur Verfügung. Einige davon werden im Folgenden näher erläutert:

Interne Analyse

Bei der internen Analyse wird ein geschlossenes Fluidsystem betrachtet. Die Strömung findet innerhalb von Festkörpergrenzen statt.

Externe Analyse

Das Berechnungsgebiet ist offen und Körper können auch von aussen umströmt werden.

Wärmeleitung

Sollen neben dem Strömungsverhalten auch Wärmeübergänge und thermische Phänomene berechnet werden, kann neben Konvektion und Strahlung auch die Wärmeleitung berücksichtigt werden.

Rotation

Für die Berechnung von z.B. Turbinen, Lüfter oder anderen rotierenden Bauteilen können Rotationszonen definiert werden.

Darüber hinaus bietet die Strömungssimulation eine Vielzahl weiterer Bibliotheksfunktionen, um Bauteile ersetzen zu können, das Setup und die Modellkomplexität zu vereinfachen und die Simulationszeit zu reduzieren.

Erweiterte Pakete bieten Werkzeuge zur Bewertung von Komfortparametern, erweiterte Strahlungsmodelle und auch Bibliotheken für elektronische Komponenten.

Vorteile der CFD Simulation

Gerade im Bereich der Strömungen ist es schwierig, mit Intuition und Gefühl Ergebnisse vorherzusagen. Der Bau von Prototypen und Prüfständen ist zeit- und kostenintensiv. Die Simulation von Strömungen in einem frühen Entwicklungsstadium schafft hier Abhilfe. Verschiedene Geometrieänderungen, Materialien und viele andere Variationen können schnell getestet werden.

Effizienzsteigerung

CFD-Simulationen ermöglichen Ingenieuren, virtuelle Experimente durchzuführen, was Zeit und Kosten für physische Prototypen spart.

Detaillierte Einblicke

Die feine räumliche und zeitliche Auflösung ermöglicht eine detaillierte Analyse komplexer Strömungsphänomene.

Designoptimierung

Die Strömungssimulation ermöglicht das Testen und Optimieren verschiedener Designs, um die Leistung und Effizienz von Produkten zu verbessern.

Risikominimierung

Potenzielle Probleme und Risiken im Strömungsverhalten können frühzeitig erkannt und behoben werden, bevor ein Produkt in Produktion geht.

CFD-Simulation Software

Empfohlene Software für die CFD-Berechnung

SOLIDWORKS Flow Simulation

Software für die Strömungssimulation

SOLIDWORKS Flow Simulation ist eine leistungsstarke Software für die CFD Simulation, die vollständig in SOLIDWORKS integriert ist. Die Software ermöglicht eine schnelle und einfache Simulation der Auswirkungen von Fluidströmung, Wärmeübertragung und Strömungskräften.

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Fluid Dynamics Engineer

Cloudlösung für die Strömungssimulation

Mit dem Fluid Dynamics Engineer können Strömungs- und Wärmeübertragungssimulationen durchgeführt werden. Der Fluid Dynamics Engineer ist eine Anwendung von SIMULIA und der 3DEXPERIENCE Plattform.

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SOLIDWORKS Flow Simulation Schulung

Unser CFD-Simulationstraining bietet eine gründliche Ausbildung in den Grundlagen der Strömungssimulation und behandelt darüber hinaus Themen wie Vernetzung, Modellierung, Analyse, Nachbearbeitung, verfügbare Optionen und Präferenzen.

Informationen & Termine ➝
SOLIDWORKS Flow Simulation - Monitor