Neue Berechnungsmöglichkeiten in SOLIDWORKS Flow Simulation 2018: freie Oberflächen
Mit der Option freie Oberflächen in SOLIDWORKS Flow Simulation 2018 zu berechnen, bieten sich dem Anwender eine Reihe neuer Anwendungsbereiche. Als freie Oberfläche wird in der Strömungssimulation die Interaktion zwischen Flüssigkeit und Gas in einem Rechenraum bezeichnet. Ein konkretes Beispiel für eine frei Oberfläche ist das Anbranden einer Meereswelle am Sandstrand und das damit verbundene Auftürmen der Wassermassen.
SOLIDWORKS Flow Simulation hat sich seit Jahren in den verschiedensten Branchen und Anwendungsgebieten bewährt. Konstruktionen lassen sich bereits in der Entwurfsphase auf reale Umwelteinflüsse testen und optimieren. Von der Auslegung von Pumpen und Ventilen bis zur Optimierung von Kühlkonzepten elektronischer Geräte kommt die Strömungssimulation zum Einsatz. Auch die Berechnung des Mischungsverhältnisses von zwei oder mehreren Flüssigkeiten bzw. von Gasen ist ein häufiges Einsatzgebiet. Mit SOLIDWORKS Flow Simulation 2018 kann nun auch die Mischung von Flüssigkeiten und Gas berechnet werden.
Zur Verwendung der freien Oberflächen muss diese in den physikalischen Features aktiviert werden. Die Berechnung der freien Oberflächen erfolgt immer transient. Aus diesem Grund wird auch immer automatisch die Zeitabhängigkeit aktiviert. Ansonsten erfolgt die Studienerstellung wie bisher.
Ein Anwendungsgebiet ist das Befüllen oder Entleeren eines Behälters. Somit lässt sich die Be- und Entfüllung oder die Stutzengeometrie variieren und die Füll- bzw. Entleerzeit optimieren. Auch kann die Verwirbelung genau untersucht werden und geeignete Gegenmaßnahmen ergriffen werden, um ein möglichst sanftes Füllen oder Entleeren zu gewährleisten.
In den Anfangseinstellungen der Berechnung kann genau vorgegeben werden, bis zu welcher Füllhöhe der Tank mit Flüssigkeit bzw. Gas gefüllt sein sollte. Der Zu- und Ablauf kann über eine Randbedingung als Volumenstrom, Massenstrom oder über die Geschwindigkeit definiert werden.
Eine weitere Einsatzmöglichkeit der freien Oberfläche ist die Berechnung von Umströmungen. Es lässt sich hiermit bspw. analysieren, wie ein Schiffsrumpf umströmt wird. Der Strömungswiderstand im Wasser kann den Ergebnissen entnommen werden. Auch lässt sich beurteilen, wie die Schiffsschraube angeströmt wird. Anhand dieser Ergebnisse ist es möglich, die Geometrie zu optimieren, sodass eine energieeffiziente Rumpfform des Schiffs entsteht.
Ein letzter Anwendungsfall, der nicht unerwähnt bleiben soll, ist die Berechnung von Flüssigkeitsbewegungen. Fährt bspw. ein Tanklastzug in eine Kurve, beginnt die Flüssigkeit im halbvollen Tank sich hin- und herzubewegen. Ist die Geschwindigkeit ausreichend hoch, beginnt der Tanklastzug instabil zu werden. In SOLIDWORKS Flow Simulation wird die Kurvenfahrt als eine zusätzliche Schwerkraftkomponente in horizontaler Richtung aufgegeben. Deaktiviert man diese Schwerkraft in Abhängigkeit der Zeit, lässt sich auch die Dauer zur Beruhigung der Flüssigkeit ermitteln.
Hat man nun die Kräfte der Flüssigkeitsbewegung berechnet, kann die Stabilität mittels SOLIDWORKS Motion und die Festigkeit mit SOLIDWORKS Simulation berechnet werden.
Weitere Informationen zu den freien Oberflächen in SOLIDWORKS Flow Simulation und den weiteren Neuerungen in SOLIDWORKS Simulation 2018 finden Sie in diesem Artikel.
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