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.
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
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.
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
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Architekturvisiualisierung (3XN) -
Architekturvisiualisierung Atrium (3XN) -
Gebäudemodell für Strömungssimulation in 3D -
Strömungssimulation: operative Raumtemperatur im Sommer -
Strömungssimulation Kaltluftabfall im Atrium (Winter) -
Strömungssimulation: Temperaturen an der Aussenfassade -
Strömungssimulation: Zugluftrisiko in einem Vorlesungsraum -
Thermische Gebäudesimulation: Temperaturverlauf im Sommer
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.
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.
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.