Theorie

Die fundamentale Basis fast aller Strömungssimulations-Probleme sind die Navier-Stokes-Gleichungen. Bei den Navier-Stokes-Gleichungen handelt es sich um ein System von nicht-linearen partiellen Differentialgleichungen 2. Ordnung. Zu den Gleichungen gehören die Impulsgleichung, die Kontinuitätsgleichung und die Energiegleichung. Dieses ist das grundlegende mathematische Modell der Strömungsmechanik. Sehr oft werden zusätzlich Stoffgleichungen gelöst, um den Stofftransport im Fluid berechnen zu können.

Bei der numerischen Lösung der Navier-Stokes-Gleichungen kommen Verfahren der numerischen Strömungsmechanik zum Einsatz. Als Diskretisierungen werden sowohl Finite-Differenzen-, Finite-Elemente-und Finite-Volumen-Verfahren verwendet. Im kommerziellen sowie im Open-Source-Bereich Bereich wird der Markt von den Produkten beherrscht, die auf der Methode der finiten Volumen (FVM) basieren. In dem weiten Feld der gitterfreien Solver, welche direkt die Navier-Stokes-Gleichungen lösen, sind die finiten Punkte-Methoden sehr weit verbreitet. Die sogenannten Partikelmethoden lösen die Boltzmann-Gleichung (Lattice-Boltzmann-Methode, Smoothed Particle Hydrodynamics-Methode).

Navier-Stokes Equations
Abb. 1: Navier-Stokes Gleichungen

GITTERFREIE MODELLIERUNG UND SIMULATION

Die numerische Strömungsmechanik (englisch: Computational Fluid Dynamics, CFD) ist eine etablierte Methode innerhalb der Strömungsmechanik, die dafür verwendet wird, strömungsmechanische Probleme approximativ mit numerischen Methoden zu lösen. Die Modellgleichungen sind Navier-Stokes-Gleichungen, die wiederum nicht-lineare partielle Differentialgleichungen 2. Ordnung sind, die ein Fluid komplett beschreiben. 


Um partielle Differentialgleichungen zu lösen, müssen sie diskretisiert werden, d.h. durch diskrete algebraische Gleichungen ersetzt werden. Dazu werden derzeit verschiedene Methoden eingesetzt, wie beispielsweise die Finite Volumen- (FV), die Finite Elemente- (FE) und die Finite Differenzen- (FD) Methode. Wir verwenden in unserer Software eine generelle Finite Differenzen-Methode (gFD) um die Navier-Stokes-Gleichungen zu diskretisieren. Generell bedeutet, dass wir auf einer unstrukturierten Punktebasis operieren, wohingegen klassische FD-Methoden nur auf Basis von strukturierten Punkten operieren.

 

method01

Unsere gitterfreie CFD Software NOGRID points als auch NOGRID pointsBlow basieren auf FPM (Finite Pointset Method). FPM ist eine Methode, die eine lokal definierte, nicht-stationäre Punktewolke für die Diskretisierung der Navier-Stokes-Gleichungen generiert. Die FPM-Methode wiederum basiert auf der generellen Finite Differenzen-Methode und die Key-Features sind: 

  • Statt eines Gitters diskretisiert die NOGRID Software das Kontinuum mittels einer Punktewolke.
  • Die Punktedichte wird durch eine Glättungslänge beschrieben und kann sich von Zeitschritt zu Zeitschritt ändern.
  • FPM verwendet keine starren Nachbarschaften für einen bestimmten Punkt (= Knoten), wie das bei gitterbasierten Methoden erforderlich ist. Alle Nachbarn dürfen sich fortbewegen und die Nachbarschaftsliste wird zu jedem Zeitschritt neu berechnet.


Zusammenfassend ist die einfache Idee hinter der NOGRID-Methode die Verwendung einer dynamischen Diskretisierungsmethode.

 

Die Punktewolke wird von der Software entsprechend der User-Vorgaben automatisch erzeugt. Es muss im Gegensatz zu klassischen CFD-Methoden kein Netz generiert werden. Abhängig von den User-Spezifikationen werden die finiten Punkte automatisch gefüllt, bewegt, neu erzeugt oder bereinigt. Die Punktewolke kann variabel definiert werden - beispielsweise konstant im gesamten Strömungsgebiet, sich mit der Zeit verändernd oder sich lokal in Abhängigkeit der Strömungs/Geometriesituation vergrößernd oder verkleinernd.

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 Punkte im Inneren werden während der Simulation automatisch generiert.
Easy Modelling

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 Prozessleistung 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 vorherzusagen, zu analysieren und zu kontrollieren und gibt Ihnen die Möglichkeit, Ihre Prozessleistung zu optimieren. Dadurch erhalten Sie 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 Testen und Experimentieren hilft die NOGRID Strömungssimulationssoftware die Bewertung Ihres Designs zu verbessern und den Erfolg 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, 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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