Thermische Simulation

Thermische Simulation

Unsere Leistungen

Numerische Simulation der Wärmeausbreitung und Temperaturverteilung in technischen Bauteilen, Strömungen und deren Umgebung.

  • 3D Simulation der Wärmeausbreitung in komplexen Bauteilen
  • Thermische Analyse durch stationäre und transiente Temperaturverteilung in Fluiden und Festkörpern und deren Umgebung
  • Ermittlung erforderlicher Heiz- und Kühlleistungen
  • Wechselwirkung Thermodynamik - Strömungsmechanik
  • Thermische Simulation:
    • Konvektion
    • Wärmeleitung
    • Wärmestrahlung
  • Gekoppelte Wärmeübertragung Festkörper - Fluid (CHT)
  • Partikel (Lagrange Partikel Tracking)
  • Mischprozesse
  • Mehrphasenströmungen
  • Induktives Heizen
  • Langjährige Erfahrung im Einsatz von OpenSource Software (z.B. OpenFOAM, Code Aster, Elmer, ...)
heat exchanger cfd simulation

Projektbeispiele

Aufheizung vom Autoinnenraum

Eine Reduzierung des Energieverbrauchs für die Klimatisierung ist durch effiziente und gesteuerte Belüftung möglich. Mit der gekoppelten Simulation (Wärmestrahlung, -leitung, Konvektion) werden die Temperaturen durch Sonneneinstrahlung im Fahrzeug und deren Oberflächen berechnet. Optimierte Software (InsightCAE) zur Lösung der transienten Wärmestrahlung mittels CFD  unter Berücksichtigung der Wärmekapazitäten ermöglichen schnelle und effiziente Simulationen beim Auftraggeber.

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Erhöhung des Wärmeübergangs

Die Analyse der Strömung mit Wärmeübergang in verschiedenen Betriebspunkten technischer Bauteile ist der wichtigste Schritt zur Auslegung und Optimierung. Wir beherrschen die dazu notwendigen Simulationswerkzeuge. Verbesserter Ein- und Ausstrom und bessere Strömungsführung bei minimalen Druckverlusten senkt die Bauteil- und Betriebskosten. Aussagen über lokale thermische Spannungen aus den 3D-Simulationen werden abgeleitet.

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Elektronikkühlung

Mit 3D-Simulationen erfolgt eine thermische Analyse zur Kühlung verschiedener Bauteile (Elektronik, Leuchtmittel). Mit der Quantifizierung von Wärmestrahlung und Wärmeleitung sowie freier und erzwungener Konvektion bei verschiedenen Kühlkonzepten wird die Funktionalität bereits im Entwicklungsprozess gewährleistet.

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Gasausbreitung / Störfall

Im Störfall austretende Gase (leicht, schwer) werden unter Berücksichtung der nahen und entfernten Umgebung mittels CFD erfasst. Stationäre und transiente Konzentrationsfelder zeigen die kritische Ausbreitung und deren Einfluss bei verschiedenen Windrichtungen. Verwendung von eigens entwickelten transienten Einstromrandbedingungen in atmosphärischen Grenzschichten ermöglichen eine hohe Zuverlässigkeit der Simulationsergebnisse.

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3D Wärmeausbreitung

Stationäre und transiente 3D Simulation der Wärmeausbreitung in komplexen Bauteilen verschiedener Materialien. Kühlung und Erwärmung von Bauteilen zur Bestimmung kritischer Wärmeströme, erforderliche Kühllasten oder z.B. Vermeidung von thermischen Spannungen. Optimierung der Bauteilgeometrien durch automatisierte Geometrieerstellung und Simulationsabläufe.

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Gekoppelte Simulation CHT Festkörper - Fluid

Gekoppelte Simulation der Wärmeausbreitung zwischen Festkörper und Fluid (CHT- Conjugate Heat Transfer). Optimierung der Heiz- und Kühlleistung mittels numerischer Simulation durch Variation von Strömungsgeschwindigkeit, Fluiden und Festkörpern (Material/Form).

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Induktive Heizung

Simulation der induktiven Heizung zur Erwärmung technischer Bauteile mit verschiedenen Materialien (2D/3D) inkl. der Umgebung. Stationäre / Transiente Wärmeausbreitung mit der Kopplung von Elmer und OpenFOAM in unserer Software InsightCAE.

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Klimatisierung

Simulation Temperaturverteilung und Klimatisierung von Räumen und Hallen. Sichtbarmachung von Wärmebrücken, Überhitzung unter Einfluss von Windrichtung und Sonneneinstrahlung sowie Sicherung der Raum- und Hallenentlüftung durch gezielte Optimierung der Belüftung mittels numerischer Simulation.

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Auslegung von Solarkollektoren

Bestimmung der Aufwärmung mittels Solarkollektoren bei verschiedenen Sonneneinstrahlungen, Außentemperaturen und Windgeschwindigkeiten. Auslegung der Kollektoren mit Bestimmung der Volumenströme und Druckverluste.

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Kompressible Strömungen

Für die Ausbreitung kompressibler Strömungen mit Verdichtungsstößen in technischen Bauteilen. Einfluss der Kompression oder Expansion, Verwendung von Spezialgasen und deren Zustandsgleichungen sowie der Einfluss von externe Kühlung und Heizung auf die Wärmeausbreitung können stationär und transient simuliert werden.

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Thermische Simulation in der Umwelt

Einleitung von Kühlwasser einer Wärmepumpe in die Gewässerumgebung im Winter und Sommer. Thermische Simulation der Aufheizung vom Gewässer und dem Gewässerboden. Auslegung der Einstromgeometrie und Bestimmung der maximalen Volumenströme zur optimalen Vermischung.

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Software Thermische Simulation

Aufbereitung und Case Setup für die thermische Simulation mit Opensource Software wie z.B. OpenFoam, Elmer, etc. Unsere Software InsightCAE ermöglicht schnelles und automatisiertes Pre- und PostProcessing für eine robuste Simulation der Wärmeausbreitung. Installation der Software InsightCAE inkl. OpenFOAM auf Windows- und Linuxrechnern, Implementierung von Softwareaddons, Bereitstellung von Rechenressourcen (HPC) sowie Support sichern  schnelle und vertrauensvolle Simulationsergebnisse.

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