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16.08.2012 | Technische Informatik | Im Fokus | Onlineartikel

Effiziente Strömungssimulation

Autor:
Andreas Burkert

Eine Kombination aus 1D- und 3D-Strömungssimulation beschleunigt den Entwurfsprozess komplexer Systeme und ermöglicht im Vorfeld des Systementwicklungszyklus eine genaue Systemanalyse.

In der Automobil-, Luftfahrt-, Öl- und Gasindustrie sowie in der Energiewirtschaft verwenden Systemingenieure häufig spezielle 1D- und 3D-CFD-Software zur Strömungssimulation (Computational Fluid Dynamics – CFD). Während für den Entwurf komplexer Systeme 3D-CFD zwar äußerst präzise sind, können sie aber je nach Größe der verwendeten Modelle sehr rechenintensiv sein. Deshalb verwenden die Entwickler das 1D-CFD-Verfahren. Dieses ist schneller, erfordert aber zur genauen Charaktersierung der Komponenten große Mengen an Daten. Um die 1D-CFD-Systemanalyse zu erleichtern, werden Daten benötigt, die die Komponenten beschreiben. Bis jetzt war das Verfahren zum Erreichen einer hohen Designgenauigkeit aufwendig und es basierte auf Annahmen.

Erst mit dem Koppeln beider Verfahren, wie es Mentor Graphics anbietet, lassen sich die 1D- und 3D-Strömungssimulationssoftware kombinieren. Das ermöglicht das gemeinsame Arbeiten mit integriertem Quellcode. Die neue Kombination basiert auf der 1D-Software Flowmaster, die vor kurzem von Mentor Graphics erworben wurde, und der 3D-Concurrent-CFD-Software FloEFD.


Kürzere Entwicklungszeiten

Anwender können damit ihren Entwurfsprozess weiter beschleunigen und im Vorfeld des Systementwicklungszyklus eine genaue Systemanalyse gewährleisten, die auf Strömungs- und Wärmeübertragungsdaten basiert, welche mit Hilfe von 3D-Simulation auf Komponentenebene gewonnen wurden. Auf diese Weise lassen sich qualitativ hochwertigere, wettbewerbsfähigere Produkte schneller auf den Markt bringen.

Die eng gekoppelte Universal-1D-3D-CFD-Simulationssoftware kann die komplexeren Komponenten eines Systems in 3D charakterisieren und diese Komponentenmerkmale zur Simulation in 1D-System-Level-Modelle integrieren. Das gewährleistet eine höhere Genauigkeit für die Komponenten bei gleichzeitiger Minimierung der Rechenressourcen und Ausführungszeit auf Systemebene. In Übereinstimmung mit Mentors Strategie, virtuelle Prototypen in einem frühen Stadium und während des Designprozesses zu analysieren, ermöglicht dieser technologische Durchbruch es Systemingenieuren, mehr Variablen über ein breiteres Spektrum an Designszenarien zu überprüfen und auf diese Weise schnell ein optimales System- und Komponentendesign zu definieren.

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