CFD-Simulation: Hochpräzise Strömungsanalyse
Die CFD-Simulation (Computational Fluid Dynamics) hat sich als unverzichtbares Werkzeug in der modernen Ingenieurwissenschaft etabliert. Mit der Fähigkeit, komplexe Strömungsphänomene zu analysieren und zu visualisieren, ermöglicht die CFD-Analyse Ingenieuren, wie Berechnungsleitern und Konstruktionsleitern, fundierte Entscheidungen über Design und Funktionalität zu treffen.
Warum CFD-Simulation zur Simulation von Strömungen?
Die Strömungsanalyse mittels CFD-Berechnung ist bei der Bewertung der Funktionsfähigkeit von fluidführenden oder umströmten Bauteilen von wesentlicher Bedeutung. Sie bietet nicht nur einen detaillierten Einblick in Strömungsverhältnisse, sondern ermöglicht auch, die Strömungseigenschaften in kurzer Zeit zu modifizieren und optimieren. Dies spart nicht nur Zeit und Kosten im Vergleich zu herkömmlichen Testmethoden, sondern fördert auch Innovation und Designexzellenz.
Kostenersparnis
CFD-Simulationen ermöglichen es, das Verhalten von Strömungen virtuell zu analysieren, ohne teure physische Prototypen zu erstellen oder aufwendige Experimente durchzuführen. Dies kann erhebliche Kostenersparnisse in der Produktentwicklung und Prozessoptimierung bringen.
Designverbesserung
Designverbesserung: CFD-Simulationen ermöglichen es Ingenieuren und Designern, verschiedene Designoptionen zu testen und zu optimieren, bevor sie physische Prototypen erstellen. Dies trägt dazu bei, Produkte effizienter und leistungsfähiger zu gestalten.
Effizienzsteigerung
In vielen Branchen, wie der Luft- und Raumfahrt, dem Automobilbau, der Energieerzeugung und der Gebäudeklimatisierung, helfen CFD-Simulationen dabei, die Effizienz von Strömungsprozessen zu steigern, Energie zu sparen und die Umweltauswirkungen zu reduzieren.
Risikominimierung
CFD-Simulationen können verwendet werden, um das Verhalten von Strömungen unter extremen Bedingungen zu untersuchen, ohne Gefahr für Mensch oder Umwelt. Dies ist besonders wichtig in sicherheitskritischen Anwendungen wie Kernkraftwerken oder der Luftfahrt.
Produktentwicklung und Innovation
CFD ermöglicht es Unternehmen, innovative Lösungen zu entwickeln und schneller auf sich ändernde Marktbedingungen zu reagieren, da es den Entwicklungsprozess beschleunigt.
Verbesserte Prozesskontrolle
In der chemischen Industrie und anderen verfahrenstechnischen Branchen helfen CFD-Simulationen bei der Optimierung von Prozessen und der Vorhersage von Reaktionsverläufen, was zu höherer Produktqualität und Produktivität führen kann.
Verständnis komplexer Strömungsphänomene
CFD ermöglicht ein detailliertes Verständnis von Strömungsphänomenen in komplexen Systemen, die schwer experimentell zu erfassen sind. Dies ist in der Forschung und Entwicklung von großer Bedeutung.
Umweltauswirkungen
CFD-Simulationen können dazu beitragen, die Umweltauswirkungen von Prozessen und Produkten zu minimieren, indem sie beispielsweise den Luftwiderstand von Fahrzeugen reduzieren oder die Effizienz von Windkraftanlagen verbessern.
Dr.-Ing. Frank Brehmer - Geschäftsführung
Unsere Expertise im Bereich Strömungssimulation
ITB Ingenieurgesellschaft für technische Berechnungen mbH
Als etabliertes Unternehmen im Bereich der Computersimulation bietet die ITB Ingenieurgesellschaft für technische Berechnungen mbH ein umfangreiches Leistungsspektrum im Bereich der CFD-Simulationen an. Von der Analyse umströmter, durchströmter oder rotierender Bauteile bis hin zur Berechnung von Lasten und Temperaturen in Fluid-Struktur-Interaktionen – wir haben die Expertise und die Tools, um Ihre Projekte zum Erfolg zu führen.
Strömungsanalyse (CFD Simulation) – Die Anwendungsgebiete
Automobil- und Luftfahrtindustrie
Im Bereich des Automobil- und Flugzeugbaus spielt die Strömungsanalyse eine wesentliche Rolle. Die aerodynamische Gestaltung von Fahrzeugen und Flugzeugen kann durch CFD-Simulationen optimiert werden, um den Luftwiderstand zu minimieren und so den Kraftstoffverbrauch zu reduzieren. Auch der Komfort im Fahrzeug kann durch die Simulation des Luftstroms im Innenraum verbessert werden.
Energietechnik
In der Energietechnik dient die CFD-Simulation der Verfeinerung von Elementen wie Turbinen und Brennkammern, wobei die Simulation von Wärmeübertragung und Verbrennung zentral ist. Im Bereich der erneuerbaren Energien, speziell bei Windkraft und Wasserstoff, erweist sich die CFD ebenfalls als sehr wertvoll.
Medizintechnik
Auch in der Medizintechnik finden CFD-Simulationen Anwendung. Sie können beispielsweise zur Simulation von Blutflüssen in Arterien und Venen verwendet werden, um die Auswirkungen von Krankheiten wie Arteriosklerose oder zur Planung von chirurgischen Eingriffen zu untersuchen.
Umwelttechnik
Im Bereich der Umwelttechnik kann die CFD-Simulation zur Simulation von Luftströmungen in Städten oder zur Berechnung von Schadstoffausbreitungen in der Atmosphäre genutzt werden.
Bauindustrie
In der Bauindustrie kann die CFD-Simulation zur Optimierung der Heizungs-, Lüftungs- und Klimatisierungssysteme (HVAC) in Gebäuden eingesetzt werden. Auch die Simulation von Windlasten auf Gebäuden oder Brücken gehört zu den Anwendungsfeldern.
Chemie und Prozesstechnik
Im Bereich der Chemie und Prozesstechnik kann die CFD-Simulation zur Simulation und Optimierung von chemischen Reaktoren oder Mischprozessen in Tanks und Rohrleitungen genutzt werden.
Marine und Offshore-Technik
In der Schiffs- und Offshore-Technik wird die CFD-Simulation zur Simulation von Wasserströmungen um Schiffs- oder Plattformstrukturen genutzt. Hierdurch können die hydrodynamischen Eigenschaften optimiert und die Effizienz von Schiffen oder Offshore-Strukturen verbessert werden.
Produktdesign
Im Produktdesign kann die CFD-Simulation zur Optimierung der Leistung und Effizienz von Produkten wie Haushaltsgeräten, Sportgeräten oder Verpackungsmaterialien verwendet werden.
Unsere CFD-Simulation Software
Für unsere Strömungssimulationen nutzen wir die erstklassigen Softwarepakete ANSYS Fluent und ANSYS CFX. In der Welt der (Physik)-Simulation gilt ANSYS als unumstrittener Marktführer.
Seit über zwei Jahrzehnten setzen wir auf ANSYS. Diese langjährige Partnerschaft hat uns ein tiefgreifendes Verständnis und fundiertes Know-how im Umgang mit diesen CFD-Softwarelösungen verliehen. Dank dieser Expertise sind wir in der Lage, präzise und verlässliche Ergebnisse zu erzielen, die unseren Kunden entscheidende Vorteile bei der Optimierung ihrer Produkte und Prozesse bieten.
Unsere Dienstleistungen im Bereich CFD-Simulation
Für zeitlich gleichmäßige Strömungen, bei denen nicht signifikante Schwankungen vernachlässigt werden können.
- Berechnung des Druckverlustes von durchströmten Bauteilen
- Berechnung der aerodynamischen oder hydrodynamischen Lasten umströmter Bauteile
- Analyse der Strömungsverhältnisse bei komplexen Geometrien
- Mischungen und Mehrphasenströmungen
Für Strömungen, bei denen sich keine zeitlich gleichmäßige Strömung einstellt oder der Ausbildungsprozess dieser Strömung relevant ist.
- Berechnung von Strömungen mit variablen Randbedingungen
- Berechnung von Strömungen mit variablen Geometrien.
- variable Zusammensetzungen bei Mehrphasigen Strömungen
Analyse der thermischen Eigenschaften einer Strömung und des Wärmetransfers mit anliegenden Festkörpern.
- Berechnung von Temperaturfeldern durch Mischung von Fluidströmen
- Berechnung der Wärmeübertragung mit Festkörpern und deren Temperaturfeldern
Detaillierter Einblick in die Strömungsverhältnisse von rotierenden Strömungsmaschinen, wie Pumpen, Verdichtern, Ventilatoren und Turbinen.
- Simulation von Pumpen sowie (Wasser- / Flüssigkeits-) Turbinen
- Simulation von Verdichtern und Ventilatoren sowie (Luft- / Gas-) Turbinen
- Kennfeldberechnung der oben genannten Maschinentypen
Analyse der Wechselwirkung zwischen Strömungen und Festkörperstrukturen.
- Ermittlung der aero- oder hydrodynamischen Bauteillasten und Berechnung des Verformungs- und Spannungszustandes
- Berücksichtigung der Wärmedehnung von Bauteil durch Wärmeübergang von Strömungen
- Gekoppelte Strömungssimulation mit Berücksichtigung der ermittelten Verformung.
Tiefergehende Untersuchung Ihrer Bauteile auf Basis von CFD-Simulationen. Relevante Design- und Umgebungseinflüssen werden identifiziert. Hieraus entwickeln wir Optimierungsstrategien, um die Qualität und Performance ihrer Bauteile weiter zu verbessern.
- Sensitivitätsanalyse zur Ermittlung von Parametereinflüssen
- Abbildung des Bauteilverhaltes mit Metamodellen / Digitalen Zwillingen
- Optimierung des Bauteils nach definierten Zielgrößen
Beginnen Sie Ihre CFD-Simulation noch heute
Haben Sie ein Projekt, das von unserer Expertise in der CFD-Simulation profitieren könnte? Möchten Sie fundierte, datengetriebene Entscheidungen treffen und Ihr Design und Ihre Funktionalität optimieren? Zögern Sie nicht länger und treten Sie noch heute in die Zukunft der Strömungsanalyse ein!
Die ITB Ingenieurgesellschaft für technische Berechnungen mbH ist bereit, Sie auf dieser Reise zu begleiten. Unser engagiertes Team von Experten nutzt modernste Technologien, um Ihre Projekte zum Erfolg zu führen.
Kontaktieren Sie uns jetzt, um ein unverbindliches Beratungsgespräch zu vereinbaren. Gemeinsam können wir herausfinden, wie wir Ihre Herausforderungen am besten angehen und die Vorteile der CFD-Simulation voll ausschöpfen können. Machen Sie den ersten Schritt in Richtung Optimierung und Innovation – wir freuen uns darauf, mit Ihnen zusammenzuarbeiten!
FEM: Häufig gestellte Fragen zu Computational Fluid Dynamics (CFD)
CFD-Simulation steht für „Computational Fluid Dynamics Simulation“ auf Englisch oder „Computergestützte Strömungssimulation“ auf Deutsch.
Es handelt sich um eine numerische Methode zur Untersuchung und Analyse von Strömungsverhalten von Flüssigkeiten oder Gasen in verschiedenen Systemen. Diese Simulationen werden oft in Bereichen wie Aerodynamik, Thermodynamik, Strömungsmechanik, Chemieingenieurwesen, Maschinenbau und vielen anderen angewendet, um das Verhalten von Fluiden in komplexen Umgebungen zu verstehen und zu optimieren.
CFD-Simulationen werden auch in der Produktentwicklung und Prozessoptimierung eingesetzt, um beispielsweise die Effizienz von Strömungen in Flugzeugen, Automobilen, Gebäuden, Turbinen, chemischen Reaktoren und vielen anderen Anwendungen zu verbessern.
CFD-Software (Computational Fluid Dynamics Software) ist eine Computersoftware, die für die Durchführung von CFD-Simulationen verwendet wird. CFD ist eine numerische Methode zur Analyse und Visualisierung von Strömungsverhalten von Flüssigkeiten und Gasen in verschiedenen Umgebungen. CFD-Software ermöglicht es Ingenieuren, Wissenschaftlern und Forschern, komplexe Strömungsprobleme virtuell zu modellieren und zu lösen, ohne physische Experimente durchführen zu müssen.
Typischerweise bietet CFD-Software die folgenden Funktionen:
Gittergenerierung: Die Software ermöglicht die Erstellung eines Gitters oder Netzwerks von Diskretisierungspunkten im zu simulierenden Raum. Dieses Gitter wird verwendet, um die physikalischen Eigenschaften der Strömung zu berechnen.
Lösungsalgorithmen: CFD-Software enthält spezielle numerische Algorithmen und Gleichungslöser, um die Navier-Stokes-Gleichungen und andere relevante Gleichungen zur Beschreibung der Strömungsmechanik zu lösen.
Visualisierung: Die Software ermöglicht die Visualisierung der simulierten Strömungsergebnisse in Form von Diagrammen, Animationen und anderen Darstellungen, um das Verständnis der Strömungsvorgänge zu erleichtern.
Postprocessing: CFD-Software ermöglicht es den Anwendern, Daten aus den Simulationen zu analysieren und relevante Ergebnisse zu extrahieren, um Entscheidungen in Bezug auf das Design oder die Optimierung von Produkten oder Prozessen zu treffen.
Benutzeroberfläche: Viele CFD-Softwaretools bieten eine benutzerfreundliche Oberfläche, die es den Anwendern erleichtert, Simulationen zu erstellen, Parameter festzulegen und Ergebnisse zu visualisieren.
Es gibt verschiedene kommerzielle und Open-Source-CFD-Softwarepakete auf dem Markt, darunter ANSYS Fluent, COMSOL Multiphysics, OpenFOAM, Autodesk CFD und viele andere. Die Auswahl der am besten geeigneten CFD-Software hängt von den spezifischen Anforderungen des Projekts, dem Budget und den Fähigkeiten der Benutzer ab.
Durch unsere langjährige Erfahrung in der CFD-Simulation für die Erstellung von Strömungsanalysen und einem tiefen Verständnis für das Projektgeschäft bieten wir marktgerechte Preise und verstehen individuelle Kundenbedürfnisse.
Durch eine kontinuierliche Zusammenarbeit garantieren wir nur Zuverlässigkeit und einen festen Ansprechpartner in unserem Unternehmen. Dabei legen wir großen Wert auf schnelle, faire und offene Kommunikation auf Augenhöhe.
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