Forum

CFD und Ingenieure

Veranstaltungsnummer: 05FO030

  • Wie wählt man ein passendes Modell aus?
  • Auf dem Weg zur korrekten Lösung: Vernetzung, Stabilitätskriterien, Fehlerquellen
  • Grundlagen der Turbulenzmodellierung
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Computational Fluid Dynamics (CFD) ist mittlerweile ein Simulationstool für Ingenieure geworden, welches nicht mehr wegzudenken ist. CFD-Methoden bieten eine vergleichsweise schnelle, kostengünstige und sichere Möglichkeit, Strömungsvorgänge und Transportprozesse zu verbessern, Parameterstudien durchzuführen und Optimierungsansätze zu prüfen.

Durch die zunehmende Rechnerleistung und stetige Verbesserung der Simulationsmethoden erweitern sich die Einsatzgebiete und die Zahl der Anwender steigt kontinuierlich. Dennoch birgt diese Technologie, besonders bei Anwendern mit geringer Erfahrung, auch mögliche Fehlerquellen. Das Forum soll helfen diese Schwelle zu überwinden und die CFD-Methoden bei einem breiteren Anwenderfeld als zuverlässiges Werkzeug zu etablieren. Es richtet sich sowohl an Neueinsteiger als auch an CFD-Nutzer, die ihre Kenntnisse festigen möchten. Dabei wird auf umfangreiche komplementäre Erfahrungen einer Universität und eines Softwareentwicklers zurückgegriffen.

Top-Themen

  • Wie wählt man ein passendes Modell aus?
  • Auf dem Weg zur korrekten Lösung: Vernetzung, Stabilitätskriterien, Fehlerquellen
  • Grundlagen der Turbulenzmodellierung
  • Modellierung von Wärme- und Stofftransport
  • Was gewinnt ein Ingenieur oder Techniker aus den CFD-Ergebnissen?
  • Auswertung der Ergebnisse
  • Berechnung von Rührkessel und Wärmeübertrager anhand von Beispielen

Ablauf des Forums "CFD und Ingenieure"

Erfahren Sie im Forum "CFD und Ingenieure" mehr zu folgenden Themen:

09:00 bis 18:00 Uhr (mit Forumsdiskussionen)

1. Einführung

  • CFD – “Colors For Directors ” oder mehr?
  • Aus welchen Komponenten besteht die CFD?
  • Status Quo und Software
  • CFD-Anwendungen in Engineering – Klassifizierung
  • Besonderheiten von Ein- und Mehrphasenströmungen
  • Kompressible und inkompressible Strömungen

Prof. Dr. Eugeny Kenig

2. Fluiddynamische Gleichungssysteme

  • Kontinuitätsgleichung
  • Impulsgleichung
  • Energiegleichung
  • Stofftransportgleichung
  • Zustandsgleichungen

Prof. Dr. Eugeny Kenig

3. Wie soll ein passendes Modell gewählt werden?

  • Rolle der Physik und ausgewählter Software
  • Zulässige Vereinfachungen
  • Geschickte Wahl des Rechengebiets und der Randbedingungen

Prof. Dr. Eugeny Kenig

4. Anfangs- und Randbedingungen

  • Wann werden Anfangsbedingungen benötigt?
  • Randbedingungen mit Beispielen

Prof. Dr. Eugeny Kenig

5. Lösungsmethoden und Diskretisierung

  • Wie löst man fluiddynamische Gleichungssysteme?
  • Numerische Methoden
  • Approximation der Ableitungen
  • Diskretisierungsmethoden und –kriterien
  • Vernetzung
  • Stabilitätskriterien: Wie wird eine stabile Lösung gewährleistet?

Prof. Dr. Eugeny Kenig

6. Validierung der Ergebnisse

  • Fehlerquellen
  • Abbruchkriterien
  • Konvergenz nicht erreicht: Was nun?
  • Validierungsmethoden

Prof. Dr. Eugeny Kenig

7. CFD als Ersatz für reale Experimente

  • Druckverlustbeiwerte
  • Wärmeübergangs-/ Wärmedurchgangskoeffizienten
  • Verweilzeitermittlung
  • Bestimmung wichtiger integraler Größen

Dipl.-Ing. Thomas Eppinger, Prof. Dr. Eugeny Kenig

8. Wahl der Anfangs- und Randbedingungen am konkreten Beispiel

Dipl.-Ing. Thomas Eppinger

9. Turbulenzmodellierung

  • Turbulenz als Schlüssel zum Verständnis verschiedener Phänomene
  • Vor- und Nachteile verschiedener Turbulenzmodelle
  • Turbulenz im wandnahen Bereich

Dipl.-Ing. Thomas Eppinger

10. Wärme- und Stofftransportmodellierung in einphasigen Systemen

  • Modellierung der verschiedenen Transportmechanismen
  • Bedeutung der Vernetzung
  • Ableitung ingenieurstechnischer Kenngrößen

Dipl.-Ing. Thomas Eppinger

11. Rührkessel

  • Modellierungsansätze für bewegte Systeme
  • Beispiele mit Berücksichtigung von Turbulenz und Energietransport

Dipl.-Ing. Thomas Eppinger, Prof. Dr. Eugeny Kenig

12. Kissenplatten-Wärmeübertrager

  • Warum Kissen?
  • Geometrie und Gestaltung
  • Herstellung und Geometrische Parameter
  • Virtuelle Geometrieerzeugung
  • Erstellung des CFD-Modells
  • Simulationsergebnisse und Interpretation

Prof. Dr. Eugeny Kenig

Forumsdiskussion

13. Einführung in die Software STAR-CCM+

  • Einführung: Vernetzung in der Praxis
  • Erfassen von Druckverlust und Strömungsprofilen
  • Einfluss von Eintrittsrandbedingungen
  • Beurteilung der Konvergenz

René Bertling, M.Sc.

 14. Reduktion des Rechengebiets

  • Ausnutzung von Symmetrien
  • Einfluss periodischer Randbedingungen

 René Bertling, M.Sc.

15. Modellierung von Wärmetransport

  • Wahl von Modellen und Randbedingungen
  • Berechnung von Wärmeübergangskoeffizienten

René Bertling, M.Sc.

16. Modellierung des Wärmedurchgangs für eine komplexere Geometrie mit gemeinsamer Diskussion

  • Wahl des Rechengebiets
  • Wahl der Modelle und Randbedingungen
  • Wo muss das Netz verfeinert werden?

René Bertling, M.Sc.

 17. Selbstständiges Arbeiten anhand eines vorbereiteten Falles

  • Eigenständige Umsetzung: Wahl der Modelle und
    Randbedingungen
  • Lokale Verfeinerung des Rechennetzes
  • Erfassung der benötigten Kenngrößen zur Beurteilung von
    Netzunabhängigkeit und Konvergenz

René Bertling, M.Sc.

 Diskussion der Ergebnisse und möglicher Fehler(quellen)

18. Bestimmung ingenieurstechnischer Kenngrößen in einem Rührkessel

  • Auswahl der Modelle und Randbedingungen für bewegte
    Systeme
  • Netzverfeinerung
  • Bestimmung von Kenngrößen aus der CFD-Simulation
  • Parametrisierung von Geometrien
  • Manuelle Änderung und automatisierte Optimierung

Dipl.-Ing. Thomas Eppinger

Abschlussdiskussion

Seminarmethoden

Nach den einzelnen Lehreinheiten sind gesonderte Forumsdiskussionen vorgesehen, um die Fragen der Forumsteilnehmer ausführlich zu behandeln. Die Übungen im Forum werden basierend auf der kommerziellen CFD-Software STAR-CCM+ (Siemens AG) durchgeführt

Zielgruppe

Das CFD-Forum richtet sich an Ingenieure / Berechnungsingenieure, Chemiker, Biotechniker, Physiker, Pharmazeuten und verwandte Berufsgruppen aus dem Bereich der

  • Chemie
  • Pharmazie
  • Lebensmittelindustrie
  • Forschung und Entwicklung
  • Wärmetechnik und
  • dem Anlagen- und Apparatebau

Ihr Leiter und Ihre Referenten für das Forum "CFD und Ingenieure":

Forumsleitung: Prof. Dr. Eugeny Kenig, Universität Paderborn, Lehrstuhl für Fluidverfahrenstechnik

Prof. Eugeny Kenig promovierte 1985 an der Russischen Akademie der Wissenschaften in Moskau. Von 1994 bis 1995 war er Alexander von Humboldt-Stipendiat an der Universität Dortmund. Anschließend arbeitete er als Wissenschaftler an den Universitäten Dortmund und Essen sowie bei der BASF in Ludwigshafen. Im Jahr 1999 habilitierte er am Fachbereich Chemietechnik der Universität Dortmund und wurde später zum apl. Professor ernannt. Seit Juli 2008 ist er Inhaber des Lehrstuhls für Fluidverfahrenstechnik an der Universität Paderborn. Er ist in verschiedenen Forschungsbereichen tätig, die sich mit konventionellen und reaktiven Trennverfahren, Mikrotrennverfahren und effizientem Energiemanagement befassen.

Referent: Thomas Eppinger, Dipl.-Ing., Siemens Digital Industry Software Inc., Nürnberg

Referent: René Bertling M.Sc., Universität Paderborn, Lehrstuhl für Fluidverfahrenstechnik