Simulation des Strömungsverhaltens

Beispiel im Bild: Simulation des Strömungsverhaltens von Beton.

FLUID - Simulationssoftware für komplexe Fluide

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Viele innovative Produkte basieren auf Materialien, die während der Produktion ein komplexes rheologisches Verhalten aufweisen. Bekannte Beispiele solcher Materialien sind polymerbasierte Flüssigkeiten, Partikel- und Fasersuspensionen, Schäume, Beton und vieles mehr.

Um in der Lage zu sein, Simulationslösungen für solch eine Palette von Materialien, die in industriellen Anwendungen verwendet werden, zu finden, bieten wir die Simulationsinfrastruktur FLUID an, die auf der Softwareplattform CoRheoS – Complex Rheology Solvers- basiert. CoRheoS ermöglicht die schnelle Implementierung von neuen rheologischen Modellen und ihre robuste und effiziente Lösung für industrielle Anwendungsprobleme.

Softwareplattform CoRheoS

  • Validierte, dokumentierte, graphische Software
  • Aufbereitung von CAD Daten, 3D Postprocessing
  • Verwendung von Multicore Computing
  • Läuft auf Windows und Linux

Simulation von Spritzgießverfahren für faserverstärkte Materialien

Die Faserverstärkung von Polymermaterialien ist eine sehr wichtige Technik in der Produktion von Leichtbaumaterialien. Das Potenzial dieser Materialien kann nur ausgeschöpft werden, wenn die Faserrichtung während des Produktionsprozesses mit hoher Genauigkeit vorausgesagt werden kann.

In der Software FLUID ist eine hochentwickelte physikalisch basierte Modellierungsmethode implementiert, die nicht nur den Einfluss der Strömung  auf die Faserkonzentration und  -orientierung, sondern auch die Rückwirkung der Faserkonzentration  und -orientierung auf das rheologische Verhalten der Suspension berücksichtigt.

Spritzgusssimulation eines Airbag-Gehäuses
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Spritzgusssimulation eines Airbag-Gehäuses

Simulationsbeispiel: Spritzgusssimulation eines Airbag-Gehäuses

Räumlich aufgelöste Information über lokal vorhandene/n:

  • Druck
  • Geschwindigkeit
  • Faserausrichtung
  • Faserkonzentration
  • Ausbreitung der Fließfront
  • Fluidtemperatur

Prozesssimulation von selbstexpandierenden PU-Schäumen

Polyurethan (PU) Schäume haben je nach Rezeptur verschiedene physikalische Eigenschaften, welche sie für die verschiedensten Industrie- und Kundenanwendungen sehr attraktiv machen. Zum Beispiel  weisen PU-Schäume gute thermische Dämmeigenschaften und eine hohe Energieabsorptionskapazität auf und sind prädestiniert zur Thermoaushärtung. Dadurch sind sie sehr gut geeignet als Schockabsorber, in der Akustik und für thermische Dämmung und sie finden umfangreiche Anwendung in der Automobilindustrie, Luftfahrt, in Kühlgeräten sowie in der Bau- und Verpackungsindustrie. Mit FLUID ist es möglich, die Ausdehnung von PU Schäumen in beliebigen Geometrien erfolgreich zu simulieren.

Prozesssimulation von selbstexpandierenden PU-Schäumen
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Prozesssimulation von selbstexpandierenden PU-Schäumen

Simulationsbeispiel: Aufschäumprozess eines PU Schaumes

Räumlich aufgelöste Information über lokal vorhandene/n:

  • Druck
  • Geschwindigkeit
  • Temperatur
  • Polymerisation
  • Gasvolumenanteil
  • Ausbreitung der Schaumfrontlinie

Simulation von Nicht-Newtonschen Mehrphasenströmungen

Mikrostruktur
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Mikrostruktur Simulation von Nicht-Newtonschen Mehrphasenströmungen

Mittels FLUID kann man Simulationen von Nicht-Newtonschen Fluiden, z.B. in Mikrostrukturen, bei welchen es sich um komplexe, dreidimensionale geometrische Strukturen von porösen Materialen handelt, simulieren.  Die von uns simulierten Strukturen können direkt von Computertomographien verwendet oder mit der Software GeoDict® erzeugt werden.

Solche Simulationen helfen die Relationen zwischen Fluidgeschwindigkeit, Druck, Viskosität  und Permeabilität des Mediums zu verstehen und zu identifizieren. Das effektive Permeabilitätsgesetz kann in Makroskalensimulationen eingesetzt werden, in der die poröse Struktur nur ein Teilgebiet einer gesamten Geometriekonfiguration ist.

Simulationsbeispiel: Infiltrationsprozess  eines nicht-Newtonschen Fluids in eine mikroskalisch aufgelöste Gesteinsstruktur

Räumlich aufgelöste Information auf der Porenskala über:

  • Druck
  • Geschwindigkeit
  • Temperatur
  • Ausbreitung der Fließfront

Information auf der makroskopischen Skala

  • Effektive Permeabilitätsensoren

Dienstleistungen:

  • Numerische Simulation komplexer rheologischer Strömungen und Multiphasenströmungen
  • Spritzguss und Extrudieren von faserverstärkten Materialien
  • Pulverspritzgussverfahren mit Partikelmigration
  • Strömungssimulation von Beton
  • Simulation expandierender PU Schäume
  • Kopplung mit der granularen Strömungssimulation GRAIN
  • Schnelle Implementierung nutzerdefinierter rheologischer Modelle
  • Simulationsbasierte, wissenschaftliche Beratung für industrielle Strömungsprobleme mit komplexem Materialverhalten