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Was man mit numerischer Strömungssimulation erreicht

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Schnelle Berechnung des Stroms in der Lichtbogenanalyse

Die Produkte, für die eine Analyse angefragt wird, sind meist keine Serienprodukte sondern maßgeschneidert. Aus diesem Grund muss man mit der Erstellung der Modellgeometrie beginnen.

Hier ist der Vernetzer in STAR-CCM+ ein leistungsstarkes Werkzeug, denn nachdem das 3D-CAD-Modell implementiert ist, kann er eine Reihe von Prozessschritten in einem sehr kurzen Zeitrahmen abarbeiten. Somit kann man sehr schnell von der Erstellung der Vernetzung zur Evaluierung der Leistung übergehen.

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Die Berechnung des Stroms in der Lichtbogenanalyse wird mit dem elektrodynamischen Potenziallöser in STAR-CCM+ mit doppelter Genauigkeit durchgeführt. Soweit wir wissen, wird zurzeit an einem Finite-Elemente-Löser gearbeitet. Wir erwarten, dass damit das Problem gelöst wird, dass man momentan noch nicht in der Lage ist, in Teilen, in denen sich die Plasmaleitfähigkeit abrupt ändert, die Stromkontinuität aufrechtzuerhalten.

Verkürzen der Durchlaufzeit durch Vereinfachen der Modelle

Verwendet man detaillierte Modelle für die thermische Simulation von Produkten mit komplizierten Strukturen, beispielsweise Generatoren oder Motoren, oder für die Analyse der Temperaturverteilung von Leiterplatten oder Leistungselektronik, die aus einer großen Anzahl von Komponenten bestehen, erhält man sehr große Datensätze. Da auch die Hardware Beschränkungen unterliegt, werden bestimmte Bereiche weniger detailliert betrachtet, während auf Submodellen CFD und thermische Netzwerkberechnungen kombiniert werden.

Für RANS-Simulationen (Reynolds Average Navier Stokes) reichen die momentanen Ressourcen aus. Jedoch vergrößert sich das Netz beim Modellieren komplexer Strukturen beträchtlich. Deshalb ist es wichtig, dass man Vereinfachungen durchführt.

Natürlich lässt sich die gesamte CAD-Geometrie im CFD-Modell berücksichtigen, allerdings wird so für die Vernetzung und die Nachbearbeitung sehr viel Zeit benötigt. Deshalb wählt man für einzelne Geometriebereiche unterschiedlich feine Vernetzungen, die akzeptable Analysezeiten bei hinreichend genauen Simulationsergebnissen erlauben.

Simulationen nach einer geometrischen Vereinfachung erfolgen schneller, da oft kein Vergleich unterschiedlicher Bedingungen erforderlich ist. Bei gesteigerter Rechenkapazität wird sich dies in Zukunft ändern und es werden unbegrenzte Ressourcen zur Verfügung stehen.

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