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Strömungssimulation Neue Software für die Strömungssimulation

| Redakteur: Andreas Kunze

CD-adapco hat mit Star-CCM+ V2.08 die neueste Version ihres Strömungssimulationspakets (Computational Fluid Dynamics) angekündigt. Die software enthält viele Verbesserungen bei der Benutzerfreundlichkeit sowie einen verbesserten Vernetzer, der qualitativ höherwertige Gitter um bis zu 20 Prozent schneller erstellt.

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Präzisere Strömungssimulationen dank Star-CCM+ V2.08 von CD-adapco.
Präzisere Strömungssimulationen dank Star-CCM+ V2.08 von CD-adapco.
( Archiv: Vogel Business Media )

Üblicherweise sind Ingenieure nur insoweit an Fluidtemperaturen interessiert als sie die thermische Beanspruchung einer benachbarten Struktur beeinflussen. Conjugate Heat Transfer (CHT)-Simulationen ermöglichen Ingenieuren, Wärmeleitung durch Festkörper zu berücksichtigen und die resultierende Temperaturverteilung innerhalb des Festkörpers zu berechnen. Bis jetzt war das größte Hindernis bei der Durchführung von Conjugate Heat Transfer (CHT)-Simulationen für komplexe Strukturen (wie zum Beispiel interne Verbrennungsmotoren) der Versuch, ein Rechengitter zu erstellen, das sowohl die Festkörper- also auch die Kühlmittelgeometrie genau wiedergibt.

Bei der Verwendung von STAR-CCM+ V2.08 wird dieses Hindernis jetzt überwunden. Das Programm verfügt über eine robuste Vernetzungsmethodik, die es Benutzern erlaubt, automatisch Gitter sowohl der Fluid- als auch der Festkörpergeometrien zu erzeugen. Diese Vorgehensweise stellt sicher, dass ein konformes Gitter an der Festkörper-Fluid-Verbindungsnaht beibehalten wird, was eine Eins-zu-eins-Verbindung zwischen den Zellen auf jeder Seite des Randes garantiert. Das erübrigt die Notwendigkeit eines Mappings oder einer Interpolation zwischen den physikalischen Gebieten. Um eine genaue Auflösung der Gradienten aufgrund von Strömung und Wärmeübergang im Bereich der Verbindungsnaht zu erreichen, werden auf der Fluidseite automatisch Grenzschichtzellen erzeugt und, falls gewünscht, auf der Festkörperseite.

Simulation der Realität

Blasensieden wird in zunehmendem Maße als ein Mechanismus zur Verbesserung des Wärmeübergangs bei Kühlsystemen eingesetzt. Während kontrolliertes Sieden zu einem äußerst effizienten Wärmeübergang führen kann, kann das unkontrollierte Erzeugung von Dampf zur Entstehung von Filmsieden führen. STAR-CCM+ V2.08 berücksichtigt das Sieden explizit unter Verwendung eines robusten und validierten Modells für unterkühltes Blasensieden, was sowohl den Wärmeübergangsprozess als auch die Entstehung, den Transport und die Zerstörung von Dampf modelliert. Durch Verwendung dieser Vorgehensweise sind Ingenieure nicht nur in der Lage den Beginn des Blasensiedens vorherzusagen (und die Betriebsbedingen, bei denen es stattfindet), sondern auch wie ein vorgegebenes Kühlkonzept auf das Sieden reagiert und das sowohl hinsichtlich seines Einflusses auf das Strömungsfeld als auch auf die Temperaturverteilung innerhalb des Festkörperbauteils.

Thermische Strahlung und Solarstrahlung

STAR-CCM+ V2.08 beinhaltet auch eine Funktionalität, um sowohl lang, als auch kurzwellige Strahlung zu simulieren. Durch die Verwendung paralleler „View-Factor“-Berechnung macht STAR-CCM+ V2.08 Simulationen, die Wärmeübergang aufgrund von Strahlung berücksichtigen praktikabel. Dies gilt sogar für Simulationen mit komplexen Geometrien oder großen Rechengebieten.

Die Strahlungsfunktionalität erlaubt es Benutzern Bauteiltemperaturen zu simulieren (z.B. Motorraumsimulationen beim Automobil), Raumtemperaturverteilung (z.B. in einem Rechenzentrum) oder Gasstrahlung (z.B. zur Berechnung der Strahlungscharakteristik einer Fackel auf einer Bohrinsel). Weiterhin machen es die Kombination aus leichter Einfügbarkeit von Dummies und die Verfügbarkeit spezieller Post-processing Tools zur Ermittlung des thermischen Komforts zu einem Werkzeug, um Bewohner- bzw. Insassenkomfort in Gebäuden, Automobil-, Zug- und Flugzeugkabinen zu untersuchen.

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