Die Auswirkungen von Medien wie Gase, Flüssigkeiten, Schüttgütern auf Bauteile oder Systeme bleiben unserem Auge in den meisten Fällen verborgen. Gleiches gilt für zu- oder abgeführte Wärme, die in Bauteilen entsteht. Die Computational Fluid Dynamics - Simulationen, kurz CFD-Simulationen, machen entstehende Drücke, Temperaturen, Strömungskräfte, Wärme- und Partikelströme bereits in der Produktentwicklung sichtbar. Damit bieten Ihnen Berechnungen im Bereich der Strömungsmechanik wertvolle Einblicke bei der Bauteil- und Prozessentwicklung.

Durch die CFD-Simulationen wissen Sie bereits im Vorfeld, welche Konstruktion Sinn macht, wo Sie Bauteile anpassen müssen oder wie Sie Ihr Produkt designen, um den größtmöglichen Wirkungsgrad zu erzielen. Die Einsatzmöglichkeiten der CFD-Simulation sind vielfältig. Die Informationen, die Sie daraus gewinnen können, sind durch einen frühzeitigen Einsatz, noch während der Produktentwicklung, enorm.

Umfassender Einblick

Durch CFD-Berechnungen lassen sich die Zusammenhänge von Druck, Temperatur, entstehenden Verlusten und Wirkungsgraden in strömenden Medien auch in Verbindung mit chemischen Reaktionen besser verstehen und kombinieren. Auch Mischvorgänge, Mehrphasenströmungen, Freie Oberflächen und Partikel lassen sich untersuchen. Selbst das akustische Verhalten lässt sich analysieren und auftretender Lärm reduzieren. 

Effiziente Entwicklung

Durch die CFD-Analyse erkennen Sie Verwirbelungen, kritische Temperaturgradienten und daraus resultierende thermomechanische Spannungsspitzen bereits früh in der Konstruktionsphase. Variieren Sie verschiedene Bauweisen schnell und ohne aufwändige Prototypen und optimieren damit Ihr Produkt innerhalb kürzester Zeit. Ein enormer Zeitgewinn! 

Schnelle Fehleranalyse

Sind Wirkungsgrade zu schlecht oder Temperaturen zu hoch oder zu gering, Anlagen zu laut oder Mischvorgänge unzureichend, bieten Ihnen CFD-Analysen erkenntnisreiche Einblicke bei der Ursachenfindung und Behebung. 

Wettbewerbsvorteile durch Wirtschaftlichkeit und Sicherheit

Durch die CFD-Analyse kann die Wirkungsweise Ihrer Anlage, Ihres Lüfters oder Ihrer Pumpe nachgewiesen werden. Zudem wird die optimale Auslegung schnell gefunden. Sie sparen Kosten und maximieren die Sicherheit Ihres Produkts!

Wann macht CFD Sinn?

Für die Produktentwicklung, die Fehleranalyse und zahlreiche weitere Anwendungen - von der Motorkühlung über Schüttgutprozesse bis zum Reinraum, bietet die Berechnung der Strömungsdynamik wertvolle Unterstützung:

Produktentwicklung

Während der Konzeptphase innerhalb der Produktentwicklung werden aus einer Vielzahl von lösungsorientierten Vorschlägen Ansätze erarbeitet, die am besten zur Aufgabenstellung passen. Dabei werden verschiedene Abschnitte des Produkts in unterschiedlichen Arbeitsgruppen geplant und am Ende der Konzeptphase zusammengeführt. Oftmals werden Bewertungen der einzelnen Schritte durch Nutzwertanalysen qualitativ und quantitativ auf Herz und Nieren getestet.

Beispiel CFD: Hier wird In der Konzeptphase erörtert, welche Simulationen für das zu simulierende Produkt sinnvoll sind. Dabei werden verschiedene Szenarien erarbeitet, welche Ein- und Auswirkungen auf das Simulationsobjekt haben.

Nachdem die Konzepte der verschiedenen Arbeitsgruppen aus der Konzeptphase zusammengeführt wurden, werden nun in der Produktentwicklung neben den Schnittstellen zwischen den verschiedenen Abschnitten auch die einzelnen Schritte an sich beleuchtet. Hierbei werden kleinstteilig Probleme und Fehler behoben, die in der Konzeptphase nicht entdeckt worden sind. Nach dieser Phase soll das Produkt soweit vorbereitet sein, dass es zur Modellierung freigegeben werden kann.

Beispiel CFD: Nachdem alle Szenarien zusammengestellt worden sind, gilt es die Rahmenbedingungen für die Simulation festzuhalten. Dabei muss auf Eigenheiten des Objekts eingegangen werden, ebenso wie auf die äußerlichen Umstände, die die Simulation beeinflussen können.

Die Funktionsphase wird in der Umgangssprache auch Prototypenphase genannt. Hierbei wird das erste, fertige Konzept in die Tat umgesetzt und dient dazu, einen ersten Eindruck vom fertig skizzierten Produkt zu erhalten. Ziel ist es, Mängel, die nicht auf dem Papier ersichtlich sind, festzustellen und so vor der Serienfertigung noch Ausbesserungen vorzunehmen.

Beispiel CFD:

In der Funktionsphase für eine CFD Simulation werden erste Tests ohne die genauen äußeren Umstände vorgenommen, um das Produkt ohne Einflüsse zu testen. So ist zu erkennen, welche Unterschied später durch den Einfluss von außen hervorgerufen wurde.

Die Ausarbeitungsphase ist die Phase, die die vorherigen Phasen umsetzt und dann zur finalen Produktentwicklung kommt. Dabei werden alle Schritte, die bereits in der Konzeptionsphase in einzelnen Gruppen besprochen worden, ausgearbeitet und mit validen Daten gefüttert.

Beispiel CFD: Hier wird das Objekt mit allen äußerlichen Umständen und mit Rücksichtnahme auf die Eigenheiten des Simulationsobjekts via CFD-Simulation simuliert. Dabei werden durch visuelle Eindrücke in Form von Bildern und Videos die Ergebnisse für den Kunden bereitgestellt, so dass die Schwachstellen und Stärken des Objekts für jeden verständlich sind.

Produkt-Varianten

Um zwischen verschiedenen Produktvarianten schon bei der Produktentwicklung entscheiden zu können, ermöglicht die CFD-Simulation einen Überblick über die verschiedenen Designs.

Dabei können CFD-Simulationen beispielsweise die Temperatururspitzen auf einer Leiterplatte durch andere Platzierung der elektronischen Bauteile reduzieren (Thermomanagement). Somit können durch unsere Simulationen mögliche Varianten bewertet und validiert werden.

Schadensanalyse

Während der Produktentwicklung ist es wichtig, mögliche Fehler frühzeitig zu erkennen um nach der Produktion für ein nachhaltiges und hochwertiges Produkt zu erzeugen. Durch eine CFD-Simulation gelingt es, immer wieder kehrende Fehler an Bauteilen, ungewollte Schäden durch Überhitzungen oder auch Schäden an Industrieanlagen, welche nicht nachvollziehbar sind, zu erkennen.

Um ein Wissen zu schaffen, welches zukünftige Schäden ausschließt, sind CFD-Simulationen ein zuverlässiges Tool, welches verlässliche Daten liefert, wenn es ums Design oder die Auslegung geht.

Auch Spannungen im Bauteil, die Optimierung von Kühlungen oder der Schutz von Überhitzungen können auf Grundlage der CFD-Analyse verbessert werden.

 

Entscheidend:

Der richtige Partner

Mit über 30 Jahren Erfahrung im Bereich der ingenieurtechnischen Berechnung, sind Merkle & Partner Spezialisten im Bereich der CFD-Simulationen.
In jährlich über einhundert Projekten helfen wir dabei unseren Kunden, bereits in den anfänglichen Stufen der Projektentwicklung, durch unsere CFD-Simulationen zu verstehen und zu optimieren. Dabei geben wir unseren Kunden Lösungsansätze, die verständlich und sinnvoll sind. Mit Mehrwert.

Durch den gezielten und finanziell sinnvollen Einsatz von Softwareanwendungen innerhalb eines breiten Feldes setzen wir uns für Ihre Anforderungen ein.

Sinnvoller Einsatz einer kombinierten Struktur- und Strömungssimulation, die individuelle Lösungen je nach Anwendungsfall bieten.

Verständliche Ergebnisse, die Sie per Dokumentation nachlesen können.

Der Einsatz von für Sie bekannten Softwares ist bei uns selbstverständlich. So können Sie mit unseren Daten problemlos in Ihrem Unternehmen arbeiten. 

Merkle & Partner hat nicht nur viel Erfahrung. Wir arbeiten auf Basis neuester Technologien, hoher Rechenkapazität, engagieren uns in Forschungsprojekten und pflegen enge Beziehungen zu Hochschulen aber auch strategischen Partnern aus der Branche. Nutzen Sie hochqualifiziertes Know-how, um Ihre Produkte und Ihr Unternehmen voranzubringen.