CFD   In der CFD können durch die Naiver-Stokes-Gleichungen die meisten Fluide komplett beschrieben werden. CFD ist eine etablierte Methode zur 3D-Strömungssimulation und ermöglicht bei fachkundigem Einsatz eine sehr gute Übereinstimmung mit der realen Strömung. Eine Vielzahl von Modellen ermöglichen die Betrachtung unterschiedlicher Strömungen wie:
  • kompressibel/inkompressibel
  • turbulent/laminar
  • einphasen-/mehrphasen
  • CHT/adiabat
  • unreaktiv/reaktiv
     
FEM   Die Strukturen zur Strömungsführung und Wärmeübertragung müssen auf der einen Seite eine ausreichende Festigkeit aufweisen, auf der anderen Seite sind dünne Strukturen oft vorteilhaft für den Wirkungsgrad oder niedrige Materialkosten. Der Produktentwicklung steht mit der FEM dazu ein anerkanntes Werkzeug zur Verfügung, mit dem wichtige Bereiche analysiert werden können, z.B.
  • Thermospannungen, thermische Wechselbeanspruchung
  • Spannungen, Belastungen aus Strömungskräften
  • Eigenfrequenzen, Schwingungen
     
Interdisziplinäre
Kopplungen
  Interdisziplinäre Wechselwirkungen treten oft bei physikalischen Vorgängen auf und müssen entsprechend betrachtet werden. Die weitere Verknüpfung unterschiedlicher Fachbereiche durch Modelle und Kennzahlen ermöglicht eine Lösung hoher technischer Reife. Dazu zählen:
  • FSI – z.B. bei Strömungen in und um flexible oder elastische Wände
  • Akustik – strömungsinduzierte Anregung auch fester Strukturen
  • 0/1D-3D-Kopplungen – für Strömungs- und/oder Thermoanalysen
  • Modelle, Kennzahlen – beispielsweise für die Kostenberücksichtigung
     
Automatisierung   Die auf Software basierenden Computersimulationen bieten den Vorteil, dass recht einfach sehr leistungsfähige mathematische und programmiertechnische Algorithmen für eine Automatisierung der Entwicklungsschritte eingesetzt werden können.
  • Macros, Scripte – Automatisierung und Verknüpfung einzelner Arbeitsschritte
  • Parametrisierung – Grundlage für eine variantenorientierte Vorgehensweise
  • DoE, LuT, Optimierer – effiziente Untersuchung einer Vielzahl von Varianten, Parametern und komplexer Wechselwirkungen
  • Kennlinien und Kennfelder – automatisierte Zusammenstellung aus den Ergebnissen unterschiedlicher Betriebspunkte
  • HPC – Aufbau virtueller Prüfstände
     
Abkürzungen
CFD
3D
CHT
FEM
FSI
0/1D
DoE
LuT
HPC
 
Computational Fluid Dynamics
Dreidimensional (Raum, Volumen, Körper)
Conjugate Heat Transfer
Finite Element Method
Fluid-Structure Interaction
0- (analytische) und 1-dimensionale Modelle
Design of Experiments
Lookup Table
High Performance Computing