Aufschäumen von Kühlschränken

Durch die Verwendung von Polyurethanschäumen (PU) kann eine gute thermische Isolation erreicht werden. Der effizienteste Weg, eine thermische Isolation eines Kühlschrankes zu bekommen ist die PU-Injektion direkt in einen Hohlraum. Der Aufschäumprozess findet in diesem Hohlraum statt und füllt ihn komplett aus. 

Unsere CFD Simulationssoftware NOGRID points kann helfen, die Strömung in der Isolationswand eines Kühlschrankes während des Aufschäumprozesses zu verstehen. Die NOGRID Software zeigt Lufteinschlüsse, die Dichteverteilung des Wärmedämmungsmaterials und den Druck des Polyurethans auf die Außenwand. Sie kann freie Oberflächenströmungen und bewegte Teile eines Definitionsbereiches berechnen, darüber hinaus erlaubt sie die Simulation jeder denkbaren Kühlschrankgeometrie und Betriebsart wie

  • PU Injektion durch eine oder mehr Einflussöffnungen
  • bewegte Teile und Einflussöffnungen
  • frei definierbare PU Eigenschaften durch Gleichungen oder Kurven und
  • große Kühlschrankgeometrien mit kleinen Spalten oder Aussparungen.

NOGRIDs spezielle Stärken sind das schnelle Pre-Processing (es muss kein Netz erzeugt werden) und die herausragend kurze Rechenzeit, auch für komplizierte Hohlräume mit sehr kleinen Röhren. 

Drei mögliche Produktionstypen 

Das linke Beispiel zeigt einen Kühlschrank, bei dem das PU durch zwei Einflussöffnungen an der unteren Seite injiziert wird. Der Aufschäumprozess beginnt, sobald das PU sich im Hohlraum befindet; der Füllprozess dauert zwei Sekunden. 

In dem mittleren Beispiel wird das Fluid durch eine Röhre injiziert, die sich während des Füllprozesses nach außen bewegt.

Im rechten Beispiel beginnt die Simulation mit flüssigem PU innerhalb eines offenen Hohlraumes. Der Hohlraum schließt sich und presst die aufschäumende Flüssigkeit in die Kühlschrankwände.

PU Injektion durch zwei feststehende EinflussöffnungenPU-Injektion durch eine sich bewegende RöhrePU Verteilung durch einen sich schließenden Hohlraum

Abb. 1: PU Injektion durch zwei feststehende Einflussöffnungen (links), Injektion durch eine sich bewegende Röhre (Mitte) und 
            PU Verteilung durch einen sich schließenden Hohlraum, berechnet mit NOGRID points

Klicken Sie auf die Animationen, um qualitativ hochwertige Videos zu sehen.

Identifikation von Lufteinschlüssen 

Lufteinschlüsse verschlechtern die Isolationswirkung des Wärmedämmungsmaterials und müssen deshalb verhindert werden.  CFD Simulationen mit NOGRID points können kritische Bereiche zeigen. In unserer Simulation sind die Kühlungsschlitze im unteren linken Bereich des Kühlschranks ein Risiko für Lufteinschlüsse (siehe Abb. 2). Das PU tritt von beiden Seiten in die Schlitze ein, was zu einem Lufteinschluss führt. Eine Lösung könnten Belüftungslöcher oder unterschiedliche Positionen der Einflussöffnungen sein.  

Geschwindigkeitsfeld und freie Oberflächenströmung in der Nähe der Kühlungsschlitze

Abb. 2: Geschwindigkeitsfeld und freie Oberflächenströmung in der Nähe der Kühlungsschlitze, berechnet mit NOGRID points 

In Abbildung 2 wird deutlich, dass in der Nähe der Kühlungsschlitze ein Bereich ist, in dem die Gefahr eines Lufteinschlusses besonders hoch ist. Die Simulation kann nun zeigen, ob unter den gegebenen Bedingungen eine Designänderung notwendig ist oder nicht.

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Bulb heating and flow pattern

If you want to make a thermal analysis including flow pattern you can use our CFD simulation software NOGRID points. Based on the geometrical model which can either be imported from your CAD or created with our CAD pre-processor Compassyou can generate a computer model of a specific geometry in a very short time (compared to mesh-based methods) and see its thermal characteristics in advance.

The heat can be transferred either by heat conduction and/or heat radiation or by convection means by the flow of a fluid. You can couple also all kinds of heat transfer mechanisms. In the example below you can see the air flow inside a bulb. The screw thread is modeled as a solid (metal) and here only heat transport by conduction is given. At the tip of the heater a heat source is applied and therefore the temperature will increase over time at that position. Because the density of the air depends on the temperature the air starts to move after a while. For the heat transport within the air we used a P1 radiation model together with solving the usual energy balance (heat conduction and convection). This model is an example of using two different materials and computes the flow pattern in the air and the coupled temperature for both materials.

Figure 1: Temperature distribution within the bulb

NOGRID points can perfectly be used for designing and problem solving of heat transfer cases. The speed of the temperature front and the cooling/heating rate can be predicted. NOGRID points helps to understand the flow by visualization of the mass, momentum and heat transfer of single and multiple phases. You receive integral quantities which you can use to analyze the heat exchange efficiency.


Experts in heat transfer

For the solving your thermal cases NOGRID offers beside excellent simulation software also expert services. Our service employees are highly qualified and are experts in modeling of all kind of processes. They know the complex physics of multiphase flows and can help you to be more successful by finding out how your processes can be improved.


1. Construct or import a geometrical model by using our pre-processor CAD tool Compass

2. Set up all parameters like mass flow rates or material/fluid properties

3. Perform a CFD simulation


What is CFD from NOGRID?

CFD solves the fundamental equations that define the fluid flow process. With CFD software from NOGRID every engineer makes better decisions by predicting, analyzing and controlling fluid flow, heat and mass transfer or chemical reaction. By using NOGRID simulation software you receive information on essential flow characteristics as for example flow distribution. Using it additional to testing and experimentation NOGRID software helps to improve the evaluation of your design – resulting in better construction and operation parameters, increasing planning security and money savings due to faster time to the marketplace for your product or process.


With Nogrid, you choose professional CFD simulation software and services – our aim is helping you to be successful. When you decide to work with NOGRID you choose close cooperation with a dynamic, flat hierarchies-organization. Short information channels result in quick and accurate professional support and service. Our team consists of highly qualified employees, who are experts in fields such as numerical simulation or computational fluid dynamics. Based on our know-how, we are pleased to offer the following services, responding to your individual requirements:


In our two-days training courses you will learn, how to use NOGRID CFD simulation software efficiently. Our technical support team will teach you how to handle and solve different cases.


We offer full professional support from the minute you start using our software, by telephone or by email. Contact us, when ever needed.


Lack of time or resources and other constraints often make outsourcing an attractive solution. We help you with your flow modeling needs. Based on our engineering expertise in this field we offer individual numerical simulation services matching the unique needs of your organization.

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Foaming fridge (Polyurethane)

A good thermal isolation can be achieved by using polyurethane (PU) foams. The most efficient way to produce a thermal isolation of a refrigerator is the injection of PU directly into the hollow wall. The foaming takes place in the cavity and fills it completely.
The meshless CFD simulation software NOGRID points can help to understand the flow inside the cavity. It can show the entrapment of air, the density distribution of the isolation material and the pressure of the PU foam acting on the cavity. NOGRID unites abilities to handle free surface flow and moving parts in the domain and allows the simulation of any conceivable refrigerator geometry and operation modes such as
  • PU injection by one or more inlets,
  • moving parts and inlets,
  • free definable PU properties by equations or curves and
  • large refrigerator geometries with small gaps or cutouts.
NOGRID's particular strengths are the rapid preprocessing (no grid needs to be generated) and the outstandingly short computation time even for complicated cavities with very small ducts.

Three possible types of production

The left example shows a refrigerator where the PU is injected using two inlets at the lower side. The foaming process starts when the PU enters the cavity, the filling is done after two seconds. In the middle example the fluid is injected by a pipe which moves outwards during the filling process. In the right example the simulation starts with PU liquid inside an open cavity. The cavity closes and presses the foaming liquid into the refrigerator wall.

PU injection by two fixed inlets PU injection by a moving pipe PU distribution by a closing cavity
Figure 1: PU injection by two fixed inlets (left), injection by a moving pipe (middle) and PU distribution by a closing cavity. Click on the animations to see high quality videos.

Identification air entrapment

Air entrapment increases the heat conductivity of the thermal isolation and must be avoided. CFD simulations can reveal critical positions. In our simulation the cooling cutouts on the lower left side of the refrigerator are at risk for an entrapment, see figure 2. The PU enters the gaps from both sides, resulting in an entrapment of air. A solution would be ventilation holes or different inlet positions.

Velocity field and free surface flow near cooling cutouts

Figure 2: Velocity field and free surface flow near cooling cutouts. The simulation shows that this position is at risk for an air entrapment.

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Glühbirne Aufheizen einschließlich der Luftströmung

Wenn Sie eine thermische Analyse inklusive der Luftströmung des Fluids durchführen möchten, können Sie dafür unsere CFD Simulationssoftware NOGRID pointsverwenden. Basierend auf dem geometrischen Modell, das Sie entweder aus Ihrem CAD-System importieren oder aber mit unserem CAD Pre-Processor Compass kreieren können, können Sie ein Computermodell einer spezifischen Geometrie in kürzester Zeit (im Vergleich zu gitterbasierten Methoden) erstellen und die thermischen Charakteristika im voraus sehen.

Die Wärme kann entweder durch Wärmeleitung und/oder durch Wärmestrahlung oder Konvektion, d. h. durch eine Fluidströmung übertragen werden. Sie können auch alle Arten von Wärmeübertragungsmechanismen verbinden. Unten stehendes Beispiel zeigt die Luftströmung in einer Glühbirne. Das Schraubengewinde ist als fester Körper modelliert (Metall) und hier ist der Wärmetransport durch Wärmeleitung gegeben. An der Spitze des Glühdrahtes ist eine Wärmequelle befestigt, weshalb die Temperatur im Laufe der Zeit an dieser Position ansteigt. Da die Dichte der Luft von der Temperatur abhängt, beginnt sich die Luft nach einiger Zeit zu bewegen. Für den Wärmetransport innerhalb der Luft haben wir das P1 Strahlungsmodell verwendet und lösen gleichzeitig die übliche Energiegleichung (Wärmeleitung und Konvektion). Dieses Modell ist ein Beispiel für die Verwendung von zwei unterschiedlichen Materialien und berechnet die Strömung in der Luft und der damit verbundenen Temperatur für beide Materialien.

Abbildung 1: Temperaturverteilung innerhalb der Glühbirne

NOGRID points eignet sich perfekt zum Lösen von Problemen, bei denen Wärmetransport eine Rolle spielt. Die Geschwindigkeit der Temperaturfront und die Kühl- oder Heizrate kann bestimmt bzw. vorhergesagt werden.  NOGRID points hilft, durch Visualisierung der Strömung und der Wärmeflüsse den Prozess zu analysieren und zu verbessern.

Leicht anzuwenden

1. Konstruieren oder importieren Sie die Geometrie mit Hilfe unseres Pre-Processors Compass

2. Stellen Sie alle Parameter ein (Materialeigenschaften Anfangsbedingungen und Randbedingungen)

3. Starten Sie die Berechnung und analysieren Sie die Ergebnisse

NOGRID's besondere Stärke ist das schnelle Preprocessing (es muss kein Gitter erzeugt werden) sowie die besonders kurze Rechenzeit, auch für komplexe Geometrien.


Was ist CFD von NOGRID?

CFD löst die fundamentalen Gleichungen, die den Strömungsprozess definieren. CFD Software von NOGRID hilft jedem Ingenieur dabei, bessere Entscheidungen treffen – durch Vorhersage, Analyse und Kontrolle von Strömung, Wärme- und Massenübertragung oder der chemischen Reaktion. Durch die Verwendung von NOGRID Simulationssoftware erhalten Sie Informationen über essentielle Strömungseigenschaften, wie beispielsweise die Strömungsverteilung. Wenn Sie die Software zusätzlich zum Testen oder für Experimente einsetzen, hilft Ihnen die NOGRID Software dabei, die Bewertung Ihres Designs zu verbessern, was zu besseren Konstruktions- und Betriebsparametern führt. Darüber hinaus steigt Ihre Planungssicherheit und Sie sparen Zeit und Geld dadurch, dass Sie Ihr Produkt schneller auf den Markt bringen können.

Entscheiden Sie sich für NOGRID

Mit NOGRIDentscheiden Sie sich für professionelle CFD Simulationssoftware und exzellenten Service. Unser Ziel ist es, Ihnen dabei zu helfen, noch erfolgreicher zu sein. Wir sind ein dynamisches Team mit flachen Hierarchien und kurzen Informationswegen. Dadurch können wir Sie mit schnellem Support und Service begleiten und auf Ihre individuellen Anfragen flexibel reagieren. Unsere Mitarbeiter sind hoch qualifizierte Experten in numerischer Simulation und Computational Fluid Dynamics (CFD).

Wir bieten folgende Serviceprodukte an und stellen uns dabei auf Ihre individuellen Bedürfnisse ein:


In unseren zweitägigen Trainingskursen lernen Sie, wie Sie NOGRID CFD Simulationssoftware effizient anwenden. Unser technisches Support-Team zeigt Ihnen, wie bestimmte Fälle behandelt und gelöst werden.


Wir bieten professionellen und schnellen Support, und zwar von der ersten Minute an, in der Sie unsere Software nutzen. Kontaktieren Sie uns, wann immer Sie uns brauchen, per Telefon oder per Email.


Oft sind Zeit und Ressourcen knapp bemessen, so dass das Outsourcen von Simulationsaufgaben eine attraktive Alternative sein kann, anstehende Simulationen zu bearbeiten. Wir bieten eine Fülle von Serviceleistungen auf dem Gebiet der Simulation von Strömungen an, die Ihren individuellen Bedürfnissen gerecht werden.

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