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Strömungssimulation (CFD)

Numerische Strömungssimulation (engl. Computational Fluid Dynamics, CFD), grundsätzlich ein Berechnungsverfahren (numerische Strömungsmechanik) für Strömungen aller Art, wird bei uns hauptsächlich in der Gebäudeklimatik zur Simulation von Räumen und Gebäuden eingesetzt (Strömungsvisualisierung). Ein weiterer Anwendungsbereich ist die strömungs- und wärmetechnische Produktentwicklung.

Strömung in einem Laserlabor, veranschaulicht durch Bahnlinien ausgehend von der Oberfläche des Lasers.
Strömung in einem Laserlabor, veranschaulicht durch Bahnlinien ausgehend von der Oberfläche des Lasers.
Oberflächentemperaturen auf dem Verdunkelungsschutz eines Kastendoppelfensters.

Oberflächentemperaturen auf dem Verdunkelungsschutz eines Kastendoppelfensters.

In der Gebäudeklimatik berechnen wir mittels CFD die Strömungs- und Temperaturverhältnisse sowie die Luftqualität in Räumen. Zielstellungen sind z. B. zugluftfreie Veranstaltungssäle, Atrien mit angenehmen Temperaturen im Sommer wie im Winter, Arbeitsstätten mit anforderungsgemäßer Luftqualität. Durch Variantenbetrachtungen kann eine Optimierung, meist für Konzepte von Räumen, hinsichtlich der thermischen Behaglichkeit und der Luftqualität erreicht werden. Oft auch verbunden mit einer Reduzierung der mechanischen Lüftung - und damit auch der Investitions- und Betriebskosten.

In der Produktentwicklung simulieren wir strömungs- und wärmetechnische Apparate unterschiedlicher Art wie z. B. Reinraumwerkbänke, Reinraumisolatoren, Laborabzüge, Leuchten, Windkraftanlagen usw.

Wir arbeiten mit dem weltweit führenden Softwarepaket ANSYS Fluent und bieten Ihnen professionelle Berechnungsdienstleistungen für Strömungen. Die Berechnungen werden auf aktueller und leistungsfähiger Hardware ausgeführt.

Strömung in einem Schlitzauslass

Geschwindigkeit Drallauslass

Strömungssimulation CFD Textilluftauslass

Die Animation zeigt die Luftgeschwindigkeit (in m/s) in einem Raum mit Textil-Luftauslass in einem Querschnitt. Es wird der Kühlfall mit leichter Untertemperatur dargestellt.

Strömungssimulation CFD Windrad/Windbox

Die Animation zeigt die Druckverteilung (in Pa) in einer Windenergieanlage.

Ausgewählte Referenzen

A+H Klimatechnik, Optimierung Kanalnetz Motoren-/Getriebeprüfstand
Bauherr

Voith GmbH

Auftraggeber

A+H Klimatechnik GmbH

Baumaßnahme

Bau eines Motoren-/Getriebeprüfstandes mit Luftkanalnetz

Projektzeitraum

2017

Leistung

Strömungssimulation (CFD) des Luftkanalnetzes und Optimierung von Blendenquerschnitten und -geometrien zur Minimierung des Druckverlustes

Die Strömungssimulation sollte klären, ob der benötigte Volumenstrom und die notwendige Anströmgeschwindigkeit für den Motoren-/Getriebeprüfstand durch die geplante Lufttechnik tatsächlich erreicht werden. Es wurden diverse Variantensimulationen durchgeführt, in denen u. a. verschiedene Blendenquerschnitte und strömungsoptimierte Blenden zur Minimierung des Druckverlusts untersucht wurden.

Duale Hochschule Baden-Württemberg - Neubau Fakultät Technik - Stuttgart
Bauherr und Auftraggeber

Vermögen und Bau Baden-Württemberg

Baumaßnahme

Neubau eines mehrgeschossigen Hochschulgebäudes der Dualen Hochschule Baden-Württemberg Fakultät Technik in Stuttgart

Projektzeitraum

2014-2015

Leistung

Thermische Gebäudesimulation und Strömungssimulation des Atriums und diverser Musterräume zur Optimierung des Gebäudekonzepts und Beurteilung der thermischen Behaglichkeit

Das Zentrum des Neubaus, welches nach DGNB-Silber zertifiziert werden soll, bildet ein mit einem Glaskuppeldach überspanntes sechsgeschossiges Atrium. Um das Atrium sind Vorlesungs-, Praktikums-, Labor- und Werkstatträume, sowie Mitarbeiterbüros angeordnet. Mittels Simulationsberechnungen wurden u. a. die Fassade, das Glaskuppeldach sowie Lüftungs- und Heizungskonzept hinsichtlich des thermischen Komforts optimiert. Damit konnten schon in der frühen Planungsphase Problemstellungen wie winterlicher Kaltluftabfall im Atrium und an Fassaden und sommerliche Überhitzung gelöst werden. Weiterhin dienten diverse Teilergebnisse als Bewertungsgrundlage für Teilkriterien der DGNB-Bewertung.

Fritz-Haber-Institut Berlin (Max-Planck-Gesellschaft), Neubau Laserforschung
Bauherr und Auftraggeber

Max-Planck-Gesellschaft, München

Architekt (LP 2-9)

DGI Bauwerk Gesellschaft von Architekten mbH, Berlin

Baumaßnahme

Fritz-Haber-Institut Berlin, Neubau Laserforschung

Projektzeitraum

2009

Leistung

Strömungssimulation Laserlabor

Seitens des Nutzers wurden hohe Anforderungen an die Temperaturkonstanz im Raum gestellt - dies bei ca. 7 kW Wärmeabgabe durch verschiedene Geräte. Weitere Anforderungen bestanden hinsichtlich einer nicht zu hohen Strömungsgeschwindigkeit und einer Vermeidung von Partikelsedimentation. Es wurden verschiedene Konzepte der Raumluftströmung untersucht und schließlich eine Lösung vorgeschlagen, die alle Anforderungen erfüllt.

CSL Behring GmbH, Umbau Reinraum Klasse B mit Filter-Fan-Units
Bauherr

CSL Behring GmbH

Auftraggeber

Otto Luft- und Klimatechnik GmbH & Co. KG

Baumaßnahme

Umbau Reinraum Klasse B mit Filter-Fan-Units

Projektzeitraum

2017

Leistung

Strömungssimulation (CFD) des Luftkanalnetzes und Optimierung von Blendenquerschnitten und -geometrien zur Minimierung des Druckverlustes

Im Rahmen der Umbaumaßnahmen für den Gefriertrockner-Vorraum der Reinraumklasse B (innerhalb von Beladebereichen Klasse A) sollte das Lüftungskonzept optimiert werden. Im Ist-Zustand wurden in Laminar-Flow-Bereichen zum Teil unerwünschte Horizontal-/Aufwärtsströmungen und Totzonen gemessen. Durch eine gleichmäßigere Verteilung von Rückluftansaugungen konnte eine deutlich verbesserte Funktionalität bereits in der Planungsphase durch die Strömungssimulation nachgewiesen werden.