Was ist CFD?
Verschaffen Sie sich einen Eindruck über den Einsatz und die Möglichkeiten von CFD.
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Computational Fluid Dynamics (CFD) ist die Analyse von Fluidströmungen mit Hilfe numerischer Lösungsverfahren. Mit CFD können Sie komplexe Probleme mit Fluid-Fluid-, Fluid-Festkörper- oder Fluid-Gas-Wechselwirkungen analysieren. Ingenieurbereiche, in denen CFD-Analysen häufig eingesetzt werden, sind z. B. Aerodynamik und Hydrodynamik, wo Größen wie Auftrieb und Widerstand oder Feldeigenschaften wie Drücke und Geschwindigkeiten ermittelt werden. Die Fluiddynamik hat mit physikalischen Gesetzen in Form von partiellen Differentialgleichungen zu tun. Hochentwickelte CFD-Solver transformieren diese Gesetze in algebraische Gleichungen und sind in der Lage, diese Gleichungen effizient numerisch zu lösen.
In unseren CFD-Dienstagsgeschichten beleuchten wir einige unserer Arbeiten, die wir hier bei Femto Engineering durchführen und bei denen wir CFD einsetzen. Klicken Sie hier, um die neueste Ausgabe des CFD-Dienstags zu sehen, oder besuchen Sie unsere Twitter-Seite, wo wir alle Videos posten!
CFD-Analysen haben ein großes Potenzial zur Zeitersparnis im Konstruktionsprozess und sind daher im Vergleich zu herkömmlichen Tests zur Datenerfassung kostengünstiger und schneller. Außerdem wird bei realen Tests jeweils nur eine begrenzte Menge an Größen gemessen, während bei einer CFD-Analyse alle gewünschten Größen auf einmal und mit einer hohen Auflösung in Raum und Zeit gemessen werden können.
Da CFD-Analysen eine Annäherung an eine reale physikalische Lösung darstellen, ist zu beachten, dass diese CFD-Analysen physikalische Testverfahren nicht vollständig ausschließen können. Zu Verifikationszwecken sollten dennoch Tests durchgeführt werden.
Eine CFD-Analyse besteht im Wesentlichen aus den folgenden drei Phasen:
Vorverarbeitung
In dieser Phase wird die Problemstellung in ein idealisiertes und diskretisiertes Computermodell umgesetzt. Es werden Annahmen über die Art der zu modellierenden Strömung getroffen (viskos/viskos, kompressibel/inkompressibel, stationär/nicht stationär). Weitere Prozesse sind die Netzgenerierung und die Anwendung von Anfangs- und Randbedingungen.
Lösen
Die eigentlichen Berechnungen werden vom Solver durchgeführt, und in dieser Lösungsphase wird Rechenleistung benötigt. Es stehen mehrere Solver zur Verfügung, die sich in ihrer Effizienz und Fähigkeit, bestimmte physikalische Phänomene zu lösen, unterscheiden.
Nachbearbeiten
Schließlich werden die erhaltenen Ergebnisse in der Nachbearbeitungsphase visualisiert und analysiert. In dieser Phase kann der Analytiker die Ergebnisse überprüfen, und es können Schlussfolgerungen aus den erhaltenen Ergebnissen gezogen werden. Möglichkeiten zur Darstellung der erhaltenen Ergebnisse sind z. B. statische oder bewegte Bilder, Grafiken oder Tabellen.
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