FLUID – Simulationssoftware für komplexe Fluide

Digitaler Zwilling für komplexe Strömungsprozesse aller Art

FLUID ist unser äußerst robuster Strömungslöser, der insbesondere komplexe Rheologien (Verformungs- und Fließverhalten von Stoffen) von Multiphasenströmungen (mischbare und nichtmischbare) in und um poröse Medien korrekt berechnet. So werden mit der Software Herstellungs- und Verarbeitungsprozesse von Polymeren, Partikel- und Fasersuspensionen, Schäumen, Beton und vieles mehr simuliert und optimiert.

Um in der Lage zu sein, Simulationslösungen für solch eine breite Palette von Materialien und physikalischen Effekten zu ermöglichen, haben wir FLUID so entwickelt, dass die schnelle Implementierung von neuen rheologischen Modellen und ihre robuste und effiziente Lösung beliebiger Mulitphysicssysteme für industrielle Anwendungen gewährleistet ist.

Mit FLUID können Sie unter anderem folgende strömungsdynamische Prozesse modellieren, simulieren und optimieren:

  • Spritzguss, Extrudieren und Sheet Compression Moulding von faserverstärkten Materialien
  • Füllen, entleeren, schwappen von Tanks und Behältern
  • Vergusssimulation elektronischer Bauteile
  • Elektrolytbefüllung von porösen Batteriezellen
  • Simulation expandierender PU-Schäume (Polyurethan-Schäume) mit FOAM
  • Strömungen mit Schüttgütern mit GRAIN 
  • Pulverspritzgussverfahren mit Partikelmigration
  • Strömungssimulation von Beton

Unsere Software FLUID:

  • ermöglicht die einfache und schnelle Implementierung individueller rheologischer Modelle
  • robuste Kopplung von zusätzlichen physikalischen Effekten wie Temperatur, Konzentrationsgleichungen, Reaktionen, Faserorientierung, u.v.m.
  • umfasst eine benutzungsfreundliche grafische Oberfläche
  • bietet ein integriertes Vorverarbeitungswerkzeug für CAD-3D-Daten
  • ermöglicht interaktives Postprocessing
  • nutzt Multicore-Computertechnologie und läuft auf Windows- und Linux-Betriebssystemen

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 mit Polymermaterial mit 30% Glasfasern Anteil.

Simulationsbeispiel: Spritzgusssimulation eines Airbag-Gehäuses

Räumlich aufgelöste Information über lokal vorhandene/n:

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

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.

Mikrostruktur
© Fraunhofer ITWM
Mikrostruktur Simulation von Nicht-Newtonschen Mehrphasenströmungen

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

Räumlich aufgelöste Information auf der Porenskala über:

  • Druck
  • Geschwindigkeit
  • Temperatur
  • Ausbreitung der Fließfront
     
  • Effektiver Permeabilitätstensor

Anwendungsbeispiele mit unserer Software FLUID

 

Simulation von Vergussprozessen elektronischer Bauteile

Im Projekt »SOVEB« simulieren wir diesen Prozess mit FLUID, damit Unternehmen ihre Produktionsschritte optimieren können.

 

Charakterisieren und Modellieren von Thermoplasten

Wir bringen unsere Simulationsexpertise im AiF-Projekt ein.

 

ProZell-Projekt Cell-Fi

Im Rahmen des Projektes Cell-Fi wird die Beschleunigung der Elektrolytaufnahme durch optimierte Befüllungs- und Wettingprozesse untersucht.

 

EU-Projekt »ALMA«

»ALMA« hat sich zum Ziel gesetzt, eine neuartige batterieelektrische Fahrzeugstruktur für PKW zu entwickeln. Dabei soll das Gewicht der Fahrzeugstruktur um bis zu 45 Prozent leichter werden.