Alternativer zur Gittergenerierung

Die Automatisierung basiert in der Regel auf ein kartesische Gitter und geschlossen CAD-Volumenmodelle. Die Prinzipielle Funktionsweise wird im folgenden in einer zweidimensionalen Darstellung vereinfacht:

1) Ein kartesisches Gitter wird mit der gewünschten Auflösung beschrieben. Das Gitter umfasst den gleichen Raum, in dem das CAD-Modell sich befindet. 2) Das CAD-Modell wird zum Gitter geladen. Teile des CAD-Modells, die nich in das Gitter fallen werden nicht bei weiteren Schritten berücksichtigt. 3) Das Programm vergleicht die Koordinaten der Zellen und der Knoten mit der CAD-Geometrie und berechnet Schnittlinien im 2-D-oder Schnittflächen im 3-D-Fall. Entsprechende Zellen werden markiert, ob Sie sich im CAD- oder außerhalb des CAD-Modells befinden. 4) Materialeigenschaften werden den unterschiedlichen Bereichen zugeordnet. Durchströmte Bereiche werden als Fluid deklariert. Ausblockierte Bereiche werden als Feststoff definiert.

Verzerrung

Das Bespiel zeigt die Anwendung dieser Technik zur Simulation der Umströmung eines Tragflügels. Es werden unterschiedlich feine kartesische Gitter eingesetzt, um die Strömungsdetails erfassen zu können.

Im Fernfeld wird ein grobes Gitter eingesetzt. Im wandnahen Bereich wird ein feines Gitter beschrieben. Damit der Übergang vom groben zum feinen Gitter keine numerische Probleme verursacht wird ein mittelfeines Gitter zwischen dem groben und dem feinen Gitter beschrieben. In den Spalten zwischen den einzelnen Teilen werden noch feinere Gitter definiert.

Wir im oberen Bild dargestellt werden die Zellen dem CAD-Modell entsprechend geschnitten und ausblockiert. Die berechneten Vektoren mit entsprechenden Vergrößerung der Spalbereiche sind im folgenden Bildern sichtbar.

Die genaue Erfassung der Geometrie bis in die Spitzen des Tragflügels ist ohne mühsame Gittergenerierung gelungen. Weitere Beispiele finden Sie unten.

Der Hauptvorteil dieser Methode ist die direkte Anknüpfung an vorhandenen CAD-Modelle und die Vermeidung aller Gitteraufwendungen.

Die wirtschaftlichkeit dieser Technik wird mit Hilfe der aerodynamischen Untersuchung eines aussenspiegels dargestellt. Die Erzeugung eines kartesichen Gitters mit einer entsprechenden Verfeinerung im spiegelnahen Bereich sowie das Einlesen des geschlossenen CAD-Modells benötigt trotz der Freiformflächen und der Auflösung feiner Schlizen ca. 30 Minuten. Die Ergebnisse lassen sich mit Hilfe von Windkanaluntersuchungen sehr gut bestätigen.

Auch für Innenströmungen eignet sich dieser Technik zur deutlichen Reduktion der Simualtionskosten sehr gut. Das folgende Beispiel zeigt die Durchströmung eines Lammellen-Tropfenabscheiders (mit freundlichen Genehmigung der Fa. Munters Euroform GmbH).