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Simulationen leicht gemacht

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Für die Entwicklung von Elektromotoren: CFD für MCCU

MCCU-CFD ist ein halbautomatisiertes Tool zur Durchführung experimenteller numerischer Strömungssimulationen (Computational Fluid Dynamics, CFD) von Elektromotoren, das als Bestandteil der MCCU (Multiphysics Cascaded Controlling Unit) entwickelt wurde. Die Software bietet die Möglichkeit, verschiedene physikalische Phänomene, die von F&E-Ingenieuren häufig zur Untersuchung des Betriebs von Elektromotoren verwendet werden, zu steuern und zu automatisieren. So kann z. B. untersucht werden, wie sich eine Veränderung der Abmessungen oder der Betriebsparameter auf die approximierte Motorleistung auswirkt.

MCCU integriert mehrere Tools in einer einzigen Bedienoberfläche, auf die über eine Webseite zugegriffen werden kann. Das Ziel des Tools ist es, F&E-Ingenieuren die Möglichkeit zu bieten, die Erstellung kompletter CFD-Simulationen auf der Grundlage vordefinierter Parameter zu automatisieren.

Mit dem MCCU-CFD-Tool können Nutzer mit einem Klick eine CFD-Simulation eines Motors durchführen. Die Eingaben für die Simulation, zu denen die Abmessungen und Betriebsparameter des Motors gehören, liefert die ADEPT-Software, eine umfassende Designumgebung für Elektromotoren.

BUCHTIPPDas Buch „Praxishandbuch Antriebsauslegung“ hilft bei der Auswahl der wesentlichen Bestandteile elektrischer Antriebssysteme: Motor, Getriebe, Stellgerät, Netzversorgung sowie deren Zusatzkomponenten. Auch auf die Berechnung wird intensiv eingegangen.

Tool erzeugt 3D-Modell für die Simulation

Das Tool erzeugt ein repräsentatives 3D-Modell eines Motors, das sich zur Durchführung einer Luftströmungssimulation oder einer gekoppelten thermischen und Luftströmungssimulation mithilfe eines Open-Source-Programms wie Open-Foam eignet. Sobald die Skripte die Erzeugung der Finite-Volumen-Gitter für die Aktivteile und den Luftraum abgeschlossen haben, sorgen sie für die richtige Zuweisung der Materialeigenschaften, Wärmequellen und Randbedingungen zu allen Motorkomponenten.

Ist ein Modell fertiggestellt, wird die Simulation auf einem Server berechnet, bis ein stabiler Zustand erreicht ist. Am Ende des Simulationsvorgangs erfolgt eine automatische Nachverarbeitung unter Verwendung einer Software wie Para-View. MCCU-CFD sammelt Simulationsergebnisse in Form von Bildern, Diagrammen und Tabellen und erstellt daraus einen Bericht, der dem Benutzer übermittelt wird.

Dry-Foam: Werkzeug für thermische Berechnungen

Trockentransformatoren sind konstruktionsbedingt äußerst empfindlich gegenüber Temperaturveränderungen. Aufgrund des Kühlmediums (Luft) und der Tatsache, dass die Wärmeübertragung durch natürliche Konvektion erfolgt, ist ihr Wärmeverhalten schlechter als das von flüssigkeitsgefüllten Transformatoren. Daher ist es für die Optimierung des Designs von Trockentransformatoren unerlässlich, dass dem Konstrukteur zuverlässige Werkzeuge für thermische Berechnungen zur Verfügung stehen.

Diese können von vereinfachten Lumped-Mass-Systemen bis hin zu sehr filigranen Netzmodellen reichen. Numerische Strömungsberechnungen gehen über die Beschränkungen von Modellen mit gemittelten Parametern hinaus und bieten die Möglichkeit, die Auswirkungen von Turbulenzen, Strahlung, Auftrieb und geometrischen Merkmalen in Trockentransformatoren abzubilden.

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