Unsere Leistungen
Simulation / Berechnung
Das ZFW bietet Ihnen umfassende Lösungen im Bereich thermische Simulationen, die auf fortschrittlichen CFD- und FEM-Methoden basieren.
Unsere Expertise hilft Ihnen dabei, Wärmeübertragungen, thermische Belastungen und Strömungsmuster präzise zu verstehen und zu optimieren – ideal für zahlreiche technische Anwendungen, von der Produktentwicklung bis hin zur Prozessoptimierung.
CFD-Simulation
Numerische Strömungssimulation (Computational Fluid Dynamics; kurz CFD)
Die numerische Strömungssimulation ist ein umfangreiches Werkzeug zur Simulation von Strömungsprozessen und Wärmetransportmechanismen. Das ZFW nutzt CFD-Simulationen, um Strömungsmuster und Temperaturverteilungen in Systemen präzise zu analysieren.
Vorteile im Überblick:
- Detaillierte Analyse von Strömungsprozessen, Wärmetransport und Konvektion
- Designoptimierung für Belüftungs- und Kühlprozesse
- Bewertung und Verbesserung der Energieeffizienz
- Fundierte Auswertungsergebnisse durch Expertenwissen in Thermodynamik und Strömungsmechanik
- Möglichkeit zur nachhaltigen Verbesserung
- Positive Auswirkung auf Performance und Betriebskosten.
FEM-Simulation
Was ist FEM?
Die Finite-Elemente-Methode (FEM) oder Finite Elemente Analyse (FEA) beschreibt eine verbreitete Lösungsmethode der numerischen Strömungsmechanik. Sie unterteilt komplexe Bauteile in viele kleine, einfache Elemente für die jeweils separate Berechnungen durchgeführt werden, um in Summe das Gesamtverhalten des Bauteils abzubilden.
Gebräuchliche Anwendungen Sind Festigkeits- und Verformungsuntersuchungen. Somit können auch thermische Spannungen und Belastungen präzise analysiert werden. Bei thermischen Anwendungen hilft FEM, komplexe Materialverhalten und Temperaturverteilungen in Bauteilen zu simulieren, sodass potenzielle Schwachstellen frühzeitig erkannt und behoben werden können.
Vorteile im Überblick:
- Simulation von Wärmeleitung und thermischen Zyklen
- Berechnung thermischer Spannungen, Materialverformungen und Versagen
- Optimierung von Design und Materialwahl unter thermischen Belastungen
- Unterstützung bei der Entwicklung von langlebigen und robusten Bauteilen
Optimierung
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 kann unter Umständen auf aufwändige und ressourcenintensive Berechnungen verzichtet werden, was mit einer signifikanten Reduktion an Varianten und einem hohen Maß an Zeitersparnis einhergeht.
Durch die gleichzeitge Optimierung der Parameter entstehen mehrere lokale Minima des mehrdimensionalen Optimierungsproblems, welche in einer sog. Pareto-Front zusammenfassend dargestellt werden können (s. Abbildung rechts). Hier können nun für unterschiedliche Anwendungsfälle Kühlkörper mit den passenden Parametern ausgewählt werden.
Vorteile im Überblick:
- Ressourcenschonendes (Rechenleistung)
- Große Zeitersparnis
- Optimierung von mehrdimensionalen Problemen
- Visualisierung unterschiedlicher Lösungen
