Strömungssimulation: ein präzises Werkzeug

Moderne CFD-Technologie zur Berechnung von Naturgesetzen

Strömungssimulation beruht auf der numerischen Lösung der Navier-Stokes-Gleichungen, die die Strömungsvorgänge analytisch beschreiben. Diese Gleichungen können zusätzlich mit Energie- und Stofftransportgleichungen gekoppelt sein, um Wärmetransport und Konzentrationsverteilungen mit zu berücksichtigen.Die CFD Simulationstechnologie (computational fluid dynamics) besteht darin, die unendlich vielen Freiheitsgrade eines Fluidkontinuums, beschrieben durch diese partiellen Differenzialgleichungen, mittels geeigneter mathematischer Verfahren auf endlich viele Punkte im Raum abzubilden und in Matrixgleichungen umzuwandeln. Diese Diskreditierung geschieht mit Hilfe von CFD Softwareprogrammen, mit denen die komplexen Gleichungssysteme auf modernen Computern heutzutage mit angemessenem Aufwand gelöst werden können.

Die Reduktion des Kontinuums auf endlich viele Punkte resultiert in einem Rechennetz (Mesh), wobei die physikalische Information der Umgebung eines Netzpunktes aus den Werten auf dem Netz berechnet wird. Etablierte Verfahren sind hierbei die Finite-Element-Methode (FEM) und die Finite-Volumen-Methode (FVM). Qualitativ hochwertige Netze bestehen aus Hexaeder- oder Polyederelementen.Das Simulationsmodell entsteht aus diesem Rechennetz durch Hinzunahme der relevanten physikalischen Modelle (turbulent, laminar, mehrphasig, etc.), der Materialparameter (Dichte, Viskosität, Wärmeleitfähigkeit, etc.) und der Randbedingungen (Volumenstrom, Temperatur, Haftreibung, etc.). Die numerische Strömungsberechnung liefert zum Schluss die gewünschten physikalischen Größen an jeder Stelle im Modell, woraus sich Geschwindigkeits- und Temperaturverteilungen, Drücke, Stromlinien usw. abbilden und quantitativ sowie qualitativ auswerten lassen.

be that step ahead
Strömungen zu erkennen sichert den Vorsprung

Es ist relativ schwer, Strömungsrichtungen ohne äußere Anhaltspunkte im offenen Meer wahrzunehmen. Manche Quallen sind aber dazu fähig. Sie schwimmen gezielt gegen Strömungen an, auch wenn diese deutlich stärker sind. Das Ausrichten an der Strömung reduziert für die Quallen das Risiko, an Land gespült zu werden und erhöht ihre Überlebensrate deutlich. 

Diese Optimierung ist über Millionen von Jahren entstanden – wenn Sie nicht soviel Zeit haben, nutzen Sie einfach fluiosystems!
x