Simulation Wassermühle Fluid Structure Interaction (FSI)

Abb 1: CAD Modell erstellt mit NOGRIDs COMPASS

Abb. 2: Aufsetzen der Wassermühle in der GUI

Abb 3: Wassermühle: Geschwindigkeit zu einem bestimmten Zeitpunkt

Abb 4: Animation der Wassermühle in 3D

Die Simulation einer Wassermühle in dieser Studie ist ein Beispiel für eine 3D Fluid-Starrkörper Kopplung (engl. FSI Fluid Structure Interaction) und wird vollständig gekoppelt mit der Lagrange-Methode gelöst. Vollständig gekoppelt bedeutet, dass die Bewegung (Translation und Rotation) der Wassermühle (= dem starren Körper) und die Fluidvariablen für Geschwindigkeit und Druck gleichzeitig in einer großen Lösungsmatrix gelöst werden (kein iteratives hin-und-herschalten zwischen den Lösungsvariablen notwendig). Diese Fluid-Struktur-Kopplung bezeichnet im Ingenieurwesen die Berücksichtigung der gegenseitigen Beeinflussung von beweglichen, nicht unbedingt starren Körpern und einer Strömung. Die Wechselwirkung zwischen der Fluidströmung und den Körpern tritt in vielen physikalischen Anwendungen auf.
In dieser Fallstudie verursacht die Wasserströmung eine Drehung der Mühle aufgrund der Kräfte und der Drehmomente, welche von der Flüssigkeit auf die Schaufeln der Mühle ausgeübt wird. Die Mühle und deren Schaufelblätter können sich hier nicht verformen und sind damit ein starrer Körper. Umgekehrt bewirkt die Rotation der Wassermühle Veränderungen in der Strömung. Ändert sich also auch die Strömung aufgrund des starren Körpers, liegt eine sogenannte echte, zweiseitige Fluid-Starrkörper-Kopplung vor. Bei mehreren beteiligten starren Körpern kann die Bewegung eines Körpers natürlich auch durch Stöße mit anderen Körpern beeinflusst werden.

Der um die z-Achse gelagerten 3D-Wassermühle wird, wie bei jedem starren Körper in der FS-Kopplung, ein Gewicht und ein Massenträgheitsmoment zugeordnet. Damit verhält sich der starre Körper entsprechend den Kräften, die vom Fluid auf ihn wirken. Umgekehrt wird natürlich auch die Strömung durch die starren Körper beeinflusst. Die Wassermühle ist hier reibungslos gelagert, d.h. sie kann sich kräftefrei drehen.

NOGRID points kann perfekt zum Designen und Problemlösen für alle Arten von FSI Prozessen verwendet werden.  NOGRID points hilft, die Strömung zu verstehen, indem sie die Masse-, Impuls- und Bewegung einzelner und mehrerer starrer Körper berechnen und visualisieren kann. Sie erhalten transiente Größen, mit denen Sie die Effizienz der Bauteile bzw. Prozesse analysieren und bewerten können.

NOGRID points kann FSI Aufgaben auch zusammen mit freien Oberflächenströmungen lösen. Auch sich bewegende Ränder lassen sich zusammen mit FSI Aufgaben berechnen und ermöglichen darüber hinaus die Simulation jeder denkbaren Geometrie:

  • Berechnung ist in voll 3D und die kompletten Navier-Stokes-Gleichungen werden gelöst
  • Einfache und intuitive Bedienung sowohl beim Aufsetzen als auch bei der Auswertung der Ergebnisse
  • Frei definierbare Materialeigenschaften durch User Gleichungen oder Kurven
  • Beliebige Bauteilgeometrien
  • Offene und geschlossene Kammern einschließlich der Bewegung von Bauteilen
  • Beliebig viele Einlässe, die sich beliebig ein- und ausschalten lassen
  • Bewegte Wände oder Einlässe

Stärken der Nogrid Software

Unsere Stärke ist das schnelle Preprocessing, da unsere Software auf einer gitterfreien Methode basiert - es muss kein Netz für das Fluidvolumen in 3D oder für die Fluidfläche in 2D generiert werden. Dies führt zu einer besonders kurzen Modellierungszeit (auch für komplizierte Modelle), so dass Sie im Vergleich zu gitterbasierten CFD-Softwareprodukten viel Zeit sparen können. Die gitterfreie Methode ist stark bei der Berechnung von bewegten Teilen oder bei der Berechnung von komplexen freien Oberflächen.
Wie Sie im Bild unten sehen können, benötigt man für die Ränder der Geometrie nach wie vor ein Netz, damit die inneren finiten Punkte den Rand detektieren können. Die Ränder müssen also vernetzt werden und die finiten Volumenpunkte im Inneren werden während der Simulation automatisch generiert.
Easy Modelling with NOGRID CFD Software

Einfache und schnelle Modellierung: Geometrie erzeugen und Ränder vernetzen, Fall aufsetzen und Simulation starten

Was kann die NOGRID Strömungssimulationssoftware für Sie tun?

 

Verlässliche industrielle Prozesse sprechen für sich und sind verantwortlich für den Erfolg eines Unternehmens. Für viele Prozesse spielt das Strömungsverhalten des Fluids eine wichtige Rolle für den Erfolg. Da industrielle Designs oft sehr komplex sind, gibt es verschiedene Faktoren, die in Fluidströmungs-Anwendungen wichtig sein können. Durch eine CFD-Simulation mit einer professionellen Software können Sie Ihre Prozesse simulieren und relevante Parameter berücksichtigen: Die Anwendung von NOGRIDs numerischer Strömungssimulationssoftware ermöglicht es Ihnen, die Fluidströmung, den Wärme- und Massenübergang sowie eventuell stattfindende chemische Reaktionen zu berechnen und vorherzusagen, zu analysieren und zu bewerten und gibt Ihnen die Möglichkeit, Ihre Prozesse zu optimieren. Die Simulation bildet also eine Basis für bessere Design-Entscheidungen.
Die Strömungssimulationssoftware von NOGRID ist ein gitterfreies Tool mit erstaunlicher Flexibilität, Genauigkeit, Zuverlässigkeit und Robustheit. Die Software liefert qualitativ hochwertige Ergebnisse für ein weites Feld von Fluidströmungs-Anwendungen.

 

Warum sollten Sie sich für NOGRID Strömungssimulationssoftware entscheiden?

 

Zusätzlich zum Experiment bzw. zu Produktionsversuchen hilft die NOGRID Strömungssimulationssoftware die Bewertung für Ihre Designs zu verbessern und die Entwicklungsgeschwindigkeit Ihres industriellen Prozesses zu steigern.

Zu lernen, wie sich die Fluidströmung verhalten wird und wie sicher industrielle Prozesse oder Prozessschritte funktionieren, lässt Ihr Wissen von Simulation zu Simulation wachsen. Sie bekommen ein besseres Verständnis für Ihre Prozesse, was wiederum zu enormen Einsparungen von Herstellungskosten und - zeit und gleichzeitig zu einem Endprodukt von hoher Qualität führt. Durch Simulation erhalten Sie bessere Konstruktions- und Betriebsparameter, eine deutlich bessere Dokumentation Ihres Entwicklungsprozesses,  steigende Planungssicherheit und Sie sparen Zeit und Geld dadurch, dass Sie Ihr Produkt schneller auf den Markt bringen können.

 

Training

 

In unserem zwei-Tage Trainingskurs werden Sie lernen, wie man die NOGRID CFD/CAE Software effizient einsetzt. Unser technischer Support hat Erfahrungen in vielen Disziplinen und kann Ihnen zeigen, wie man schwierige Fälle bewertet, behandelt und löst.

Für mehr Details bitte hier weiterlesen: Trainingskurse →

 

Technischer Support

 

Wir bieten den kompletten technischen Software Support an. Von der ersten Minute an, ab der Sie die Software nutzen, können Sie uns über Telefon oder E-Mail erreichen. Schreiben Sie uns, wir sind Ihnen gerne behilflich.

Für mehr Details bitte hier weiterlesen: Software Support

 

Service

 

Oft sind Zeit und Ressourcen knapp bemessen, so dass die Vergabe von Simulationsaufgaben eine attraktive Möglichkeit sein kann, um schnell und kostengünstig anstehende Aufgaben zu bearbeiten. Basierend auf unserem Know-how können wir eine Fülle von Serviceleistungen auf dem Gebiet der Simulation von Strömungen anbieten.
Wir modellieren und entwickeln für Sie. Sie brauchen hierfür keine NOGRID-Software Lizenz zu kaufen. Wir bieten Ihnen einen individuellen Berechnungsservice für Ihre Verfahren und Prozesse an, der genau auf Ihre Wünsche zugeschnitten ist.

Für mehr Details bitte hier weiterlesen: Simulation Services →

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