CFD Simulationen im Maschinen- und Anlagenbau

Im Bereich des Maschinen- und Anlagenbaus spielen die Reduktion von Emissionen und die Effizienzsteigerung eine bedeutende Rolle. Durch CFD Simulation können unsere Berechnungsingenieure effizient und lösungsorientiert Optimierungsvorschläge ausarbeiten. Projekte aus den Teilbereichen Windkraft, Wasserkraft, Verdichtern und Energiespeichertechnik werden hierzu beispielhaft beschrieben.

Windturbinen

Strömungssimulation sind ein wesentlicher Bestandteil bei der Entwicklung und Planung von Windturbinen. Mittels Computational Fluid Dynamics können Profilevaluierungen durchgeführt und die effizientesten Lösungen gefunden werden. Auch die Rotorblattentwicklung kann durch CFD Simulationen beschleunigt und erleichtert werden. Der für Windturbinen wichtige optimale Pitchwinkel wird durch User Defined Function Programmierung ermittelt und trägt damit zur Effizienzsteigerung der Windturbine bei. Die Bestimmung von Leistung, Wirkungsgrad oder Drehmoment wird durch die Strömungssimulation wesentlich vereinfacht, denn kostenintensive und aufwendige experimentelle Tests sind nicht notwendig, da mit CFD-Simulatione realtitätsgetreue Ergebnisse erzielt werden.

Für gesamte Windparksituationen werden mittels CFD-Simulationen die optimale Nutzung der zur Verfügung stehenden Gesamtfläche sowie die Vermeidung von Windschatten berechnet. Zusätzliche aerodynamische Optimierungen können durch bionische, aerodynamisch wirksame Oberflächen bewirkt werden. Genauere Informationen dazu finden Sie unter der Kategorie Riblet-Oberflächen.

Die Reduktionen der Geräuschemission sind ebenfalls unser Aufgabengebiet. Mehr dazu finden Sie in der Kategorie Akustik.

Wasserkraft

Auch in der Wasserkraft gibt es Optimierungspotenzial an bestehenden als auch neuentwickelten Systemen. Mittels Strömungssimulation kann der Gesamtwirkungsgrad der Anlage ermittelt und optimiert werden. Zusätzlich können alle relevanten Teile des Kraftwerks analysiert werden. Dies sind z.B. Flussabschnitte, Dämme, Wehren, Fangrechen bis hin zur Anströmung der Turbine. Die CFD gestützte Detailplanung hilft bei der Berechnung und Optimierung idealer Schaufelgeometrien, hydraulischen Widerständen oder Massenstromverteilungen. Kavitation, Abrasion oder Gletscherschliff können durch die Simulation erfasst werden und zu einem realitätsgetreues Ergebnis beitragen. Durch Computational Fluid Dynamics Anwendungen können Wartungszeiten verkürzt sowie Verschleiß optimiert werden. Unsere Berechnungsingenieure sind auch Profis im Gebiet der Mehrphasenmodelle, wo Kavitation und Suspension erfasst werden können.

Verdichter

Strömungssimulation werden auch im Bereich der Verdichter angewendet. Dabei helfen periodische Schaufelsimulationen effiziente und kostengünstige Modellstudien durchzuführen. Spiralauslegung und Berechnung sind genauso möglich wie Kennfeldberechnungen. Durch Computational Fluid Dynamics kann außerdem die Lärmentwicklung und der Schalldruckpegel berechnet und im Vorhinein eine Aussage über Lärmentwicklung getroffen werden. Somit wird der gesamte Verdichter mittels Strömungssimulation berechnet und optimiert.

Kraftwerke und Kraftwerkstechnik

In der Kraftwerkstechnik tragen strömungstechnische Optimierungen wesentlich zu Effizienzsteigerung und Emissionsverminderung bei. Durch Strömungssimulationen werden bestehende Kraftwerke analysiert und Optimierungspotenzial deutlich. Thermodynamische Aufgabenstellungen wie Verbrennungsmodellierungen, Abwärmenutzung oder Kühlung werden mittels Computational Fluid Dynamics gelöst. Ebenso trägt eine Strömungssimulation zu einer Verminderung von Wasserverbrauch, Rohstoffeinsatz und Emissionen bei. Die Visualisierung von Strömungen innerhalb eines Kraftwerkes ermöglicht ein besseres grundlegendes Verständnis der Abläufe im Kraftwerk. Weiters werden durch numerische Strömungsberechnungen Entwicklungszeiten und Testaufwand reduziert und dadurch Kosten gespart. Ein weiteres Themengebiete im Kraftwerksbau ist die Optimierung von Filtersystemen. Hierzu wird eine Mehrphasensimulation zur Verteilung von Rauchgas, Partikeln und Tröpfchen herangezogen.

Für genauere Informationen zu Computational Fluid Dynamic Verfahren bei Ihrer konkreten Anwendung stehen wir Ihnen gerne zur Verfügung.

Radialverdichter KFZ (Video)

CFD Simulation eines Fermenters

Strömungsanalyse eines Querstromgebläses (Video)

Strömungssimulation einer Windturbine, horizontal (Video)

Strömungssimulation einer vertikalen Windturbine (Video)

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