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CFD-Software | Computational Fluid Dynamics | Cadlog

Lernen Sie, wie man thermische Simulation in den frühesten Phasen des Entwurfsprojekts durchführt

Welche Rolle spielt CFD-Software in einer neuen Welt mit neuen Regeln, in der Unternehmen und Benutzer immer mehr verlangen?

CFD-Software verwandelt Komplexität in einen Wettbewerbsvorteil

Die Menschen wünschen sich eine bessere Zukunft mit maßgeschneiderten und sichereren Produkten, geringeren Emissionen, weniger Abfall und weniger Materialverbrauch, besserer Energieeffizienz und höherer Betriebsleistung. Technologische Entwicklungen treiben die Produktinnovation voran, was zu einer Zunahme der Komplexität führt, um diese Erwartungen zu erfüllen.

Eine der größten Herausforderungen, mit denen Ingenieure heute konfrontiert sind: Die Komplexität nimmt zu, während gleichzeitig das Innovationstempo höher denn je ist. Da die Vermeidung dieser Komplexität keine Option ist, müssen Sie diese Komplexität in einen Wettbewerbsvorteil verwandeln!

Mit CFD-Software sind Sie in der Lage, die Komplexität zu bewältigen und Innovationen schneller als Ihre Wettbewerber einzuführen.

CFD Software

Wie CFD-Software funktioniert

CFD steht für Computational Fluid Dynamics (numerische Strömungsmechanik), ein Teilgebiet der Strömungsmechanik, das numerische Analysen und Datenstrukturen zur Analyse und Lösung von Strömungsproblemen einsetzt. CFD wird in einem breiten Spektrum von Forschungen, Studien und Industrien angewandt, darunter Aerodynamik und Analyse in der Luft- und Raumfahrt, Wettersimulation, Naturwissenschaften und Umwelttechnik, Design und Analyse industrieller Systeme, Biotechnik, Strömung und Wärmeübertragung sowie Motor- und Verbrennungsanalyse. Diese Disziplin gibt mit Frontloading CFD ihr Bestes.

Frontloading CFD

Frontloading bedeutet die Verwendung von Simulationen innerhalb der 3D-CAD-Umgebung, so dass Entwurf und Analyse synchronisiert bleiben. Es ermöglicht eine schnelle Bewertung von Designveränderungen durch den Designer selbst, wodurch teure späte Änderungen am Design minimiert werden.

Wie in der nachstehenden Tabelle zusammengefasst, umfasst der traditionelle CFD-Prozess die Erstellung der Geometrie im CAD, den Export in ein Vernetzungstool, die Vernetzung, das Einrichten und Ausführen eines CFD-Solvers, die Nachbearbeitung der Ergebnisse, die erneute Bearbeitung der Geometrie und die wiederholte Durchführung dieser Design-Loops. Eine Variante, bei der Siemens im Laufe der Jahre Pionierarbeit geleistet hat, ist das "Frontloading" von CFD durch Einbettung der CFD-Technologie in CAD- und PLM-Engines und -Workflows. Dadurch kann die Gesamtzeit bis zum Erreichen der Ergebnisse erheblich verkürzt werden.

Frontloading CFD
Klassische CFD-Design-Flows und ihre Beziehung zu MCAD im Vergleich zu einem Frontloading-Ansatz.

CFD-Software in der Praxis

Das Simcenter-Portfolio

Das Simcenter-Portfolio von Siemens ist eine Reihe von hochmodernen CFD-Lösungen, die auf Simulation als schnelle und kostengünstige Methode zur Beschleunigung von Produktinnovationen basieren. Es ermöglicht Ihnen, in folgenden vier Bereichen erfolgreich zu sein:

1. Komplexität modellieren

CFD-Software ermöglicht es Ihnen, die Komplexität vom Materialverhalten bis zur Leistung ganzer Systeme zu simulieren. Sie deckt ein breites Spektrum an physikalischen Aspekten ab, darunter Strukturen, Strömung, Elektromagnetik, Bewegung, Thermik und viel mehr.

Mit Geometric Fidelity bleiben Sie Ihren Entwürfen in allen Simulationen treu:

  • Erfassen Sie alle notwendigen Details von der Komponente bis zum System
  • Erzielen Sie eine angemessene Präzision für jede Phase des Designzyklus
  • Erhöhen Sie die Konsistenz, indem Sie direkt mit Ihrem CAD-System arbeiten

Mit Multiphysics CFD können Sie die Realität simulieren, unabhängig davon, wie komplex die Anwendung ist:

  • Sie erhalten präzise Strömungslösungen für alle Ihre Anwendungen an einer Stelle
  • Sie modellieren die richtige physikalische Größe zur richtigen Zeit für die richtige Anwendung
  • Sie integrieren Ihre Physik vollständig in eine einzige Simulation
model the complexity with CFD software

2. Möglichkeiten erkunden

Ebenso wichtig ist es, unseren Kunden die Möglichkeit zu geben, die Komplexität zu modellieren, und sie in die Lage zu versetzen, diese Modelle zu nutzen, um Trade-Offs im Design zu erreichen. Es ist eine Tatsache, dass Single-Point-Simulationen der Vergangenheit angehören. Heutzutage wollen Simulationsingenieure Hunderte von Simulationen gleichzeitig durchführen, um die notwendigen Erkenntnisse für bessere Produkte zu erhalten.

Mit Early CFD können Sie Design-Entscheidungen genau dann treffen, wenn sie die größten Auswirkungen haben:

  • Treffen Sie wichtige Entscheidungen früher im Entwurfsprozess
  • Erstellen Sie Simulationen, die mit Ihrem Design wachsen
  • Erweitern Sie die Nutzung von CFD auf mehr Ingenieure

Mit Design Innovation können Sie schneller bessere Designs finden:

  • Nutzen Sie die integrierte Design Exploration, um Hunderte von Design Trade-Offs zu berücksichtigen
  • Optimieren Sie Formen ohne parametrisches CAD
  • Optimieren Sie die Fließtopologie für Additive Manufacturing
CFD software for automotive

3. Schneller werden

Es ist großartig, wenn man ein genaues Modell des digitalen Zwillings hat und in der Lage ist, Hunderte von Simulationen durchzuführen, um Trade-Offs beim Design zu finden. Ein wichtiger Faktor ist jedoch auch, dass Sie diese Simulationen schnell genug durchführen können, um Ihren Entwurf zu optimieren. Eine späte Simulation ist nämlich genauso schlecht wie gar keine Simulation!

Mit Streamlined Process können Sie Ihre Entwicklungszeit drastisch verkürzen:

  • Verkürzen Sie die teure Modellvorbereitungszeit drastisch
  • Sparen Sie Entwicklungszeit mit automatisierten und vordefinierten Workflows.
  • Beschleunigen Sie Lösungen mit integrierten empirischen, analytischen und 1D-Modellen

Mit Early Insight können Sie mehr Wert aus Ihren Simulationen ziehen:

  • Nutzen Sie die massive HPC-Skalierbarkeit sowohl für die Vernetzung als auch für die Lösung von Problemen
  • Skalieren Sie nach oben und nach unten mit flexibler Lizenzierung und Cloud-Lösungen
  • Beschleunigen Sie die Entscheidungsfindung mit fortschrittlicher Datenanalyse
go faster with CFD software

4. Integriert bleiben

Angesichts der zunehmenden Produktkomplexität sind hervorragende technische Leistungen von entscheidender Bedeutung. Das bedeutet, dass CFD nicht isoliert betrieben werden kann, sondern mit einer ganzen Reihe von Engineering-Tools verbunden werden muss: von CAD bis zur Systemsimulation und -prüfung. Nur wenn all diese Lösungen zusammenarbeiten, können wir das Innovationstempo beschleunigen.

Mit CAD Embedded Solutions können Sie die Anzahl der Design-Iterationen minimieren:

  • Ermöglichen Sie dem CAD-Ingenieur die Arbeit in seiner gewohnten Umgebung
  • Integrieren Sie CFD in Ihren Arbeitsablauf, um einen "Plug and Play"-Ansatz zu ermöglichen
  • Verwenden Sie ein natives CAD-Modell für die Analyse
CFD software integration

Warum es wichtig ist, die thermische Simulation zu antizipieren

Unsere Lösungen richten sich an Designer, nicht an Analysten, und können daher leicht für eine thermische Simulation in den frühesten Stadien des Entwurfsprojekts verwendet werden, wodurch Neuentwurfszyklen vermieden werden und folgende Vorteile entstehen:

Schnellere Identifizierung von thermischen Problemen

Schnellere Lieferung

Schnellere Lieferung

Bessere Time-to-Market

Weniger Prototyping

Weniger Kosten

Fehler-Reduzierung

Qualität

Qualität

Zuverlässigere und langlebigere Produkte

Mehr Zuverlässigkeit

Bessere Reputation, Unternehmenswachstum

White Paper

"Demokratisierung" ist ein Schlagwort, das seit einiger Zeit in der Computational Fluid Dynamics (CFD)-Gemeinschaft zirkuliert. In diesem White Paper definieren Keith Hanna und Ivo Weinhold das Thema, stellen die Fakten fest, betrachten die Vor- und Nachteile der verschiedenen technologischen Lösungen, die heute auf dem Markt angeboten werden, und geben dann einige Hinweise für die Zukunft, während die CFD-Branche versucht, die Differenz zwischen dem Einsatz in F&E und dem Massenmarkt für technische Simulationssoftware zu verringern.

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Stefano Morlacchi

Stefano
Morlacchi

Product Manager

Stefano ist Produktmanager für CFD-Lösungen und Cabling-Design-Lösungen. Seit mehr als 10 Jahren arbeitet er auf dem Gebiet der computergestützten FEM- und CFD-Analyse in den Bereichen Biomechanik, Automobil sowie Öl und Gas.




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