Was ist CFD?
Computational Fluid Dynamics (CFD) ist eine Methode innerhalb der Digitalen Produktentwicklung zur numerischen Simulation von Strömungen jeglicher Art. Die CFD Simulation wird in nahezu allen Industriezweigen wie beispielsweise der Automobilindustrie, der Luft- und Raumfahrtindustrie oder der Medizintechnik in der Entwicklung verwendet.
Die Anwendungen erstrecken sich hierbei von Komponenten wie Pumpen und Ventilen über Systeme und deren bestmögliche Integration bis hin zu ganzen Flugzeugen oder Automobilen. Hierbei liegt der Fokus auf Wirkungsgradoptimierung, Verlustreduzierung, Leistungsmaximierung aber auch Troubleshooting.
Die Grundlage für eine CFD Simulation bildet das Berechnungsnetz. Dieses Netz beschreibt die zu berechnende Geometrie und besteht aus einer Vielzahl von Zellen. Für jede Zelle werden im Rahmen der Simulation die Erhaltungsgleichungen für Masse, Impuls und Energie gelöst. Nach erfolgreicher Simulation liegen in jeder Zelle Informationen wie Druck, Geschwindigkeit oder Temperatur vor. Die Gesamtheit dieser Informationen bildet das Strömungsfeld des berechneten Gebiets. Dieses Strömungsfeld kann visualisiert werden, um die Strömungsvorgänge zu verstehen und Verbesserungsmaßnahmen daraus ableiten zu können.
Der CFD Entwicklungsprozess ist iterativ und gliedert sich folgendermaßen:
- Vernetzung des Berechnungsgebiets
- Modelauswahl entsprechend der abzubildenden Physik
- Einarbeiten der Rand -und Anfangsbedingungen
- Starten der Simulation
- Auswerten und Interpretation der Ergebnisse und Visualisierung