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CFD Simulation Software
(CFD Berechnungssoftware)

CFD Simulation Software (Computational Fluid Dynamics Software; CFD Berechnungssoftware) ist ein Tool für die Simulation von Strömungen auf Basis numerischer Strömungsmechanik, das strömungsmechanische Probleme approximativ mit numerischen Methoden löst. Einfach ausgedrückt: Wenn Sie wissen wollen, wie sich eine spezifische Strömung verhält, können Sie dies mit CFD Software berechnen.

Der Markt für CFD Software-Produkte ist unübersichtlich, vor allen Dingen, wenn Simulation neu für Sie ist. Vielleicht sind Sie nicht sicher, welche Software Sie für Ihre Problemstellungen wählen sollen, da die Unterschiede zwischen den verschiedenen CFD Software-Produkten nicht sofort ersichtlich sind. Die 'richtige' Software auszusuchen kann sich als schwierig erweisen - aber es ist sehr wichtig, sorgfältig auszuwählen, wenn Sie CFD erfolgreich anwenden und gute Ergebnisse erhalten wollen.

Ein wesentliches Kriterium zur Unterscheidung von CFD Software-Produkten auf dem Markt ist der Solver mit der zugrundeliegenden Methode. Es gibt gitterbasierte (klassische Methoden) und gitterfreie Methoden (lesen Sie hier mehr dazu). Bevor Sie sich für ein bestimmtes CFD Software-Produkt entscheiden, sollten Sie unter anderem prüfen, welche Methode für Ihre Anforderungen besser geeignet ist.

 

CFD Software - welche ist für Ihre Anforderungen die richtige?

Hier ein kurzes Beispiel zur Veranschaulichung:

Hersteller von Kühlschränken verwenden Polyurethan-Schaum (PUR) für die thermische Isolation des Kühlschrankes. Das Polyurethan wird direkt in einen Hohlraum injiziert, der Aufschäumprozess findet in diesem Hohlraum statt und füllt ihn komplett aus. Um den Aufschäumprozess besser zu verstehen und zu optimieren, kann eine CFD Simulation sehr hilfreich sein.

Vor Beginn der Simulation könnte sich der Kühlschrank-Hersteller folgende Fragen stellen:

- welches ist die bessere Methode um den PUR-Aufschäumungsprozess in einem Kühlschrank mit komplizierter Geometrie zu simulieren?
- wie wirken sich unterschiedliche Produktionsmethoden auf den PUR-Aufschäumungsprozess aus (z. B. Anzahl der Einflussöffnungen, bewegtes Rohr...)
- wie verhält sich die Strömung im Hohlraum?
- wo können Lufteinschlüsse auftreten?
- wie ist der Druck des Polyurethans im Hohlraum?

In diesem Artikel betrachten wir die erste Frage. Bezüglich der anderen Fragestellungen finden Sie Informationen hier.

 

  

Gitterbasierte versus gitterfreie Methoden in CFD Software

Gitterbasierte CFD Software

Gitterbasierte CFD Software-Produkte benötigen ein Netz, um das Kontinuum zu diskretisieren. Die Erstellung dieses Netzes ist sehr zeitaufwändig und deshalb sehr teuer - besonders bei einer komplizierten Geometrie eines Kühlschranks mit vielen kleinen Details (z. B. Lücken und Aussparungen).
Das Aufschäumen des Polyurethans als dynamischer Prozess ist für gitterbasierte Methoden herausfordernd - das Netz, das das Kontinuum diskretisiert, muss immer wieder neu erstellt werden (Remeshing), was sehr viel Zeit in Anspruch nimmt.

Mit dieser Methode würde es Wochen dauern, um ein zufriedenstellendes Simulationsergebnis zu erhalten - wenn Sie überhaupt zu einem Ergebnis kommen.

  
Gitterfreie CFD Software

Die Finite Pointset Method ist ein gitterfreier Code, der in NOGRID Software verwendet wird - kein Gitter oder Netz ist notwendig. Stattdessen generiert die Software eine lokal definierte, nicht-stationäre Punktewolke für die Diskretisierung. Die Punktewolke wird entsprechend der User-Vorgaben automatisch erzeugt. Die Punkte werden abhängig von den User-Spezifikationen automatisch gefüllt, bewegt, neu aufgefüllt oder bereinigt.

Diese Methode liefert Lösungen, wo andere aufgeben müssen. Sie kann hervorragend in den Fällen angewendet werden, wo gitterbasierte Methoden aufgrund des notwendigen Remeshings an ihre Grenzen kommen. Ihre Stärken zeigen sich besonders bei der Berechnung bewegter Teile oder komplexer freier Oberflächen. Sie liefert wegen des schnellen Pre-Processings (kein zeitaufwendiges Remeshing) Lösungen in kurzer Zeit (im Vergleich zu gitterbasierten Methoden).

Für diese Methode ist die Simulation des PUR-Aufschäumens in einem Kühlschrank mit komplizierter Geometrie kein Problem. Die Software berechnet freie Oberflächenströmungen und bewegte Teile im Strömungsbereich und erlaubt die Simulation jeder denkbaren Kühlschrank-Geometrie. Die Simulation kann in kurzer Zeit durchgeführt werden und die qualitativ hochwertigen Ergebnisse geben einen tiefen Einblick in den Aufschäumprozess des Polyurethans im Kühlschrank. 

 

Gitterfreie CFD Software von NOGRID 

NOGRID CFD Software bietet Lösungen für Simulationsaufgaben aus dem weiten Feld der Strömungs- und Kontinuumsmechanik. Die Software ist ein Tool mit erstaunlicher Flexibilität, Genauigkeit, Zuverlässigkeit und Robustheit - sie liefert qualitativ hochwertige Ergebnisse für ein weites Feld von Fluidströmungs-Anwendungen. Ihr liegt eine unvergleichliche Technologie zugrunde: Ein gitterfreier Code mit einem schnellen und robusten Solver ist die Basis für eine extrem kurze Modellierungszeit und eine herausragend kurze Rechenzeit bei freien Oberflächen oder bewegten Teilen. Das PUR-Aufschäumen in einem Kühlschrank ist nur eines von vielen Beispielen - die Software umfasst darüber hinaus noch viele andere Anwendungsmöglichkeiten, wo gitterbasierte Methoden die schlechtere Wahl wären.