Numerische Strömungsmechanik 2017-05-01T15:23:36+00:00

CFD – Düsen- und Prozessoptimierung

In bestimmten Fällen ist es vorteilhaft, strömungstechnische Vorgänge mit Methoden der CFD, auch numerische Strömungsmechanik oder Strömungssimulation genannt, näher zu untersuchen. Dabei beziehen sich die genannten strömungstechnischen Vorgänge keinesfalls nur auf die Durchströmung oder Optimierung von Düsen.

Sie beinhalten zum Beispiel auch Wechselwirkungen zwischen den Sprayeigenschaften und einer umgebenden Atmosphäre oder Apparaten und Wandungen. Somit können Stoff- und Wärmeübergangsprozesse reproduzierbar berechnet und optimiert werden.

Numerische Strömungsmechanik, CFD, als weiteres Tool der Prozessoptimierung.

Die numerische Strömungsmechanik ist keinesfalls einfach nur als Ersatz für die Dimensionsanalytik oder Ähnlichkeitstheorie anzusehen. Vielmehr handelt es sich um zwei verschiedene Werkzeuge, die sich in hervorragender Weise ergänzen. Denn jede dieser Methoden weist ganz spezielle Vor- und Nachteile auf.

Aus der Tatsache, dass wir beide Tools beherrschen und unabhängig voneinander einsetzen können, resultieren natürlich sehr viele Vorteile.

Im Interesse effizienter, kostengünstiger und rascher Ergebnisse beraten wir Sie in einem ersten Schritt darüber, welche der beiden Methoden vorteilhaft ist. Selbstverständlich können auch sinnvolle Kombinationen aus beiden Tools in Betracht kommen!

Die numerische Strömungsmechanik, CFD: Vor- und Nachteile kurz gegenüber gestellt.

Zu den wesentlichen Vorteilen einer CFD-Berechnung zählt sicherlich, dass eine Vielzahl von Strömungsparametern auch an Stellen betrachtet werden können, die der Messtechnik nicht ohne Weiteres zugänglich sind. Zu berücksichtigen ist hierbei zudem, dass insbesondere bei kleinen geometrischen Abmessungen das Einbringen von Messsonden besonders kritisch oder gar nicht möglich ist.

Mit den Methoden der numerischen Strömungsmechanik lassen sich spezielle Effekte oder strömungstechnische Bedingungen isoliert betrachten und auflösen. Prototypen können quasi visuell erstellt und näher untersucht werden. Geometrische und/oder strömungstechnische Änderungen lassen sich somit hinsichtlich ihres Einflusses auf das Ergebnis rasch beurteilen.

Insbesondere im Bereich der anwendungsspezifischen Düsenentwicklung und Optimierung resultieren hieraus weitere große Vorteile! Die CAD-Daten für die numerische Strömungsmechanik können natürlich genutzt werden, um rasch Modelle anzufertigen. So beispielsweise durch schnelle und kostengünstige 3-D Druckverfahren. Wir arbeiten eng ausschließlich mit professionellen Unternehmen zusammen, welche nach unseren Angaben hochwertige Prototypen in gewünschten Materialien anfertigen.  

CFD - Numerische Strömungsberechnung: Beispiel einer Geschwindigkeitsverteilung im Austritt einer Düsenmündung - Bild: IBR Zerstäubungstechnik GmbH

Zu den möglichen Nachteilen einer Strömungssimulation zählt, dass bei einer falschen oder ungünstigen Wahl der Randbedingungen  sowie des zugrunde gelegten Modells sinnlose Ergebnisse errechnet werden.

Reduziert man die Anzahl der Rechenschritte zu stark, um beispielsweise Rechenzeit und somit Kosten zu sparen, können die Rechenergebnisse mit großen Unsicherheiten behaftet sein. Gerade bei komplexen Strukturen und einer gewünschten hohen Genauigkeit steigt die benötigte Rechenzeit überproportional stark an.

Es kommt also ganz wesentlich darauf an, die Anzahl an vorgesehenen Rechenschritten der Komplexität des zu untersuchenden Phänomens anzupassen. Hierzu bedarf es natürlich umfassender Kenntnisse in der Strömungsmechanik. Dieses betrifft auch strömungstechnische beziehungsweise konstruktive Änderungen an den visuellen Prototypen. 

Nur wenn im Vorfeld verstanden wird, wie sich bestimmte Änderungen auf das Ergebnis auswirken können, lassen sich kostengünstig und schnell gewünschte Ziele erreichen. Daher arbeiten bei der IBR Zerstäubungstechnik GmbH Spezialisten für die Düsentechnik und Strömungsmechanik eng zusammen, um Entwicklungen und Optimierungen zu realisieren.     

Die Qual der Wahl: CFD, Dimensionsanalytik oder beides?

Dieses kann nur individuell entschieden  werden! Zu berücksichtigen ist jedoch immer, dass auch Ergebnisse aus CFD-Berechnungen grundsätzlich experimentell verifiziert werden sollten. Daher kann im Vorfeld nach unserem Dafürhalten keine allgemeingültige Empfehlung für das eine oder andere Verfahren ausgesprochen werden.

Kommt es zu einer ungünstigen oder falschen Wahl, kostet dieses letztendlich unnötig Zeit und Geld. Bitte besprechen Sie daher Ihre Aufgabenstellung mit unseren Experten.

Da sowohl CFD Berechnungen als auch die Dimensionsanalytik und Ähnlichkeitstheorie als Dienstleistung offeriert werden, erhalten Sie hier eine bestmögliche Beratung!

Die Hotline der IBR Zerstäubungstechnik GmbH verbindet Sie gerne mit den Spezialisten für die numerische Strömungsmechanik, CFD.Die Hotline unter +49 (0)251 – 2 87 99 53 -0 verbindet Sie gerne mit den Experten für die numerische Strömungsmechanik.