Produktdesign und Betriebsabläufe mit numerischer Strömungsmechanik optimieren

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CFD in Verbindung mit anderen Modellierungstechniken

Heute wird die CFD-Modellierung zunehmend zusammen mit anderer Modellierungssoftware eingesetzt, um das Modellieren von Strömungen mit anderen physikalisch gestützten Modellierungs- und Simulationstypen zu verbinden. Wenn z. B. CFD-Modelle mit anderen Belastungsanalysemodellen vollständig verknüpft werden, können die Benutzer komplexere Fluid-Struktur-Interaktionsanalysen (FSI) durchführen.

Mittels der FSI-Analyse können Benutzer detaillierte thermische und Belastungsanalysen der festen Komponenten - nicht nur der fließenden Strömungen - erstellen und beispielsweise modellieren, wie ein Strom von Hochtemperaturgasen auf die Bauteile wirkt. Mit Hilfe derartiger Einblicke können die Benutzer dann dank „Strategic Design“ oder betrieblicher Prozessveränderungen die Leistungsfähigkeit der gesamten Ausrüstung verbessern und das Risiko von Problemen z. B. im Hinblick auf Erosion, Vibration und Ermüdung minimieren.

Zum Beispiel können Betreiber durch Finite-Elemente-Analyse (FEA) nicht nur die Strömung innerhalb eines Rührwerks oder in einem anderen verfahrenstechnischen Gerätetyp modellieren, sondern auch die potenzielle Strukturdeformation, die an den Rührwerks-komponenten, Turbinenschaufeln usw. durch die Strömung von Fluiden und mitgeschleppten Partikeln im System und anderen aerodynamischen Belastungen entstehen kann.

In jüngster Zeit arbeiten Ingenieure an der Integration der CFD-Modellierung mit einer neueren Modellierungstechnik nach der „Diskrete-Elemente-Methode (DEM)“. DEM dient zur Simulation des Verhaltens von Feststoffgranulat in einer Vielzahl von Strömungssituationen und bedient sich dazu der Modellierung des tatsächlichen Verhaltens einer statistisch relevanten Anzahl Partikel in einem Feststoff-Flüssigkeitsgemisch.

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