berechnen – verstehen – optimieren

Optimierungspotenziale erkennen und nutzen

Mit Strömungssimulationen gewinnt man einen dreidimensionalen Einblick in komplexe Strömungsfelder. Es können Strömungsgeschwindigkeiten, Temperaturen, Drücke und viele weitere physikalische Größen berechnet werden. Durch die Visulisierung der Ergebnisse werden Problemstellen und Optimierungsmöglichkeiten sichtbar und ein Systemverständnis aufgebaut. Anhand dieser neuen Erkenntnisse lassen sich Optimierungsmaßnahmen ableiten, welche durch Analyseschleifen auf Ihre Wirksamkeit geprüft werden.

 

Effizienzsteigerung durch geringere Druckverluste

Relevante Druckverluste stellen sich häufig bei Richtungsänderungen (z.B. Krümmer), ungünstiger Strömungsführung mit Totgebieten/Verwirbelungen und an Strömungsvereinigungen bzw. -teilungen ein. Durch eine CFD-Analyse können Problemstellen mit einem hohen Druckverlust ermittelt werden. Nachfolgend wird der Druckverlust durch Einsatz von Leitelementen und/oder einer optimierten Geometrie herabgesetzt. Durch den reduzierten Druckverlust wird eine Effizienzsteigerung erzielt.

 

Strömungsgleichverteilung erzielen

Häufig werden durch Strömungsteilungen mehrere Systeme versorgt und hierbei ein Hauptmassenstrom in mehrere Kanäle aufgeteilt. Eine ungleichmäßige Aufteilung der Strömung kann dazu führen, dass die Anlage nicht richtig funktioniert. Durch Strömungssimulationen können die Kanäle so optimiert werden, dass eine Gleichverteilung gegeben ist. Weiterhin ist bei vielen Anwendungen, wie z.B. bei der Anströmung von Katalysator- oder Filtermodulen, eine gleichmäßige Anströmung wichtig. Der „Uniformity Index (UI)“ wird hierbei als Maß für die Gleichverteilung angesetzt. Ein Design mit einer hohen Strömungsgleichverteilung kann anhand der Ergebnisse von Strömungssimulationen abgeleitet werden.

 

Kavitation vermeiden

In Bereichen mit hohen Strömungsgeschwindigkeiten sinkt örtlich der statische Druck. Fällt dieser unter den Dampfdruck der Flüssigkeit entstehen Dampfblasen. Die Dampfblasen werden mit der Strömung mitgerissen und kondensieren bei Wiederanstieg des Druckes schlagartig. Dies führt zu hohen Druckspitzen, wodurch das angrenzende Material regelrecht zerfressen wird. Kavitation reduziert den Wirkungsgrad, kann zu mechanischen Schäden führen, starke Schwingungen auslösen und eine erhöhte Geräuschemission verursachen. Ein Austausch der durch Kavitation beschädigten Bauteile ist häufig kostspielig. Mit Strömungssimulationen werden kavitationskritische Bereiche zuverlässig ermittelt. Durch simulationsgestützte Geometrieoptimierung kann Kavitation reduziert und vermieden werden.

 

Überhitzung vermeiden, Temperaturfelder optimieren

Insbesondere bei elektronischen Komponenten wirkt sich eine zu hohe Temperatur negativ auf die Lebensdauer der Bauteile aus. Die Kühlung und Temperierung von Bauteilen spielt aber auch in anderen Bereichen eine wichtige Rolle. Details hierzu finden Sie im Bereich Wärmeübertragung, Temperaturfelder. Die Erkenntnisse aus einer Strömungssimulation leisten einen entscheidenden Beitrag zur Optimierung von Temperaturverteilungen.


Referenzen zum Thema Optimierung


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