Simulation

Simulation

Die Simulation von Produkten, Komponenten oder Prozessen ist eine hervorragende Möglichkeit Entwicklungsprozesse zu ergänzen. Die Vorteile liegen vor allem bei der einfacheren Umsetzung von Parameter-Variationen, sowie in der Variation von Rand- und Umgebungsbedingungen. Dies führt zu Zeit- und Kostenersparnis.

 CFD-Simulation

Mit Hilfe einer CFD-Simulation werden thermische- und fluiddynamische Prozesse abgebildet, daraus ergeben sich Temperaturverteilungen und Strömungsverhältnisse. Aus den Ergebnissen können beispielsweise Erkenntnisse hinsichtlich des Druckverlusts und der thermischen Widerstände gewonnen werden. Diese Ergebnisse leisten einen großen Beitrag zu Entwicklungsprozessen, auch bereits in frühen Entwicklungsstadien.


Das ZFW bietet langjährige Erfahrung in der Simulation von thermischen und strömungsmechanischen Prozessen und des Weiteren in der Implementierung und Simulation von elektrischen Prozessen und daraus resultierender Wärme. Der Ergebnisanalyse kommen die fundierten Kenntnissen in den Bereichen Thermodynamik und Strömungsmechanik im Hause zu Gute.

FEM-Simulation

Um mechanische Belastungen abzubilden, werden FEM-Simulationen durchgeführt. Durch eine FEM-Simulation ist eine Analyse der Beanspruchung und deren Auswirkungen auf ein System möglich. Mit Hilfe einer Kopplung mit einer thermischen Simulation können auch Temperaturfelder als Temperaturlast implementiert werden. Es ergibt sich zum Beispiel eine Spannungsverteilung oder Bauteilverformungen. Ein großes Einsatzgebiet der FEM-Simulation ist die Lebensdaueruntersuchung. Hierbei bietet die FEM-Simulation Vorteile bei der Analyse von Parametern und Randbedingungen, welche experimentell nur schwer untersucht werden können.

 Optimierungsverfahren

Mithilfe von Optimierungsverfahren werden einzelne Komponenten - aber auch multidisziplinäre Systeme - algorithmengestützt effizient verbessert.

Beispielsweise können eine Vielzahl an Einflussparametern von durchströmten Kühlkörpern, wie Temperatur, Druckverlust, Austauschfläche und Wärmeübergang (Turbulenzgrad), nach definierten Anforderungen entwickelt und verbessert werden. Dabei wird auf ressourcenintensive Evaluationen (z.B. aufwändige CFD Simulationen) verzichtet, was mit einer signifikanten Reduktion an Varianten und einem hohen Maß an Zeitersparnis einhergeht.
 

Durch die gleichzeitige Optimierung der Parameter entstehen mehrere lokale Minima des mehrdimensionalen Optimierungsproblems, welche in einer sog. Pareto-Front zusammenfassend dargestellt werden können (s. Bild). Hier können nun für unterschiedliche Anwendungsfälle Kühlkörper mit den passenden Parametern ausgewählt werden.
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