Mit SOLIDWORKS Flow Simulation den perfekten Slalomkurs analysieren

Österreich blickte nach Saalbach, denn dort fand vom 2. bis 15. Februar 2025 das größte Ski-Event des Jahres statt – die Ski-WM 2025. Wir hatten bereits in diesem Blog mithilfe von 3DLean die Aktivitäten zur Rennvorbereitung koordiniert und mit SOLIDWORKS einen Slalomkurs entworfen. Nun ist es Zeit, den Parcours zu testen. Unsere Teilnehmer:innen stehen schon im Starthaus bereit.

Sicherheit geht vor

Nicht nur für die Rennleitung unseres Ski-Slaloms ist es wichtig zu wissen, ob der Kurs fair und sicher entworfen wurde, sondern auch Produkte und Bauteile müssen einer Prüfung unterzogen werden. Digitale Prüfverfahren bieten eine ideale Möglichkeit, Konstruktionen bereits vor der Fertigung erster Prototypen eingehend zu testen. Produktsimulationen sparen dadurch nicht nur Fertigungskosten, sondern auch wertvolle Zeit in der Produktentwicklung. Fehler und mögliche Schwachstellen im Material werden frühzeitig entdeckt und Änderungen am Design schnell umgesetzt.

Ob Struktur-, Spritzguss- oder Strömungsanalyse, für jedes Einsatzgebiet gibt es die passende Simulationslösung. In unserem Beispiel mit dem Slalomkurs haben wir uns für eine Strömungsanalyse mit SOLIDWORKS Flow Simulation entschieden. Weil ein Slalomkurs jedoch nur selten einer Simulationsprüfung dieser Art unterzogen wird, 😉 mussten wir unsere Piste speziell präparieren, um die Berechnung von Fluidströmungen möglich zu machen.

Auf die Plätze, fertig, los!

Wir möchten herausfinden, welche die Ideallinie in unserem Slalomkurs ist. Also welchen Weg müssen die Slalomfahrer:innen nehmen, um den Parcours am schnellsten zu absolvieren. Dazu haben wir zusätzlich zur Strömungsanalyse eine Partikelstudie durchgeführt. 10 Teilnehmer (Partikel) werden dazu ins Rennen geschickt und bahnen sich ihren Weg durch den Slalomkurs. Unter all jenen, die es ins Ziel schaffen, entscheidet die kürzeste Verweildauer im Parcours über den Sieg. Das schnellste Partikel der Strömungsanalyse hat somit den idealen Weg durch den Slalomkurs gefunden. Und weil es eben doch auch auf die Technik ankommt, muss der schnellste Weg nicht immer der kürzeste sein.

Die Pistenvorbereitung

Statt mit der Pistenraupe wird unsere Piste in SOLIDWORKS präpariert. Spezielle Trennwände sorgen dafür, dass nur die Tore offenbleiben. Ein Eingang und ein Auslass symbolisieren den Start und das Ziel unseres Slalomkurses. Damit stellen wir sicher, dass der Aufbau unseres Modells für die Durchführung einer Strömungssimulation geeignet ist.

Flow Simulation

In der SOLIDWORKS Flow Simulation wählen wir zunächst den Assistenten und aktivieren die Fluidströmung und die Schwerkraft in den physikalischen Features. In den Geometrieeinstellungen wechseln wir auf die interne Analyse. Als Medium wählen wir unter den Flüssigkeiten das Wasser.

Im nächsten Schritt legen wir die Randbedingungen für den Einlass fest und wählen einen Volumenstrom von 2 Liter pro Minute. Den gleichen Vorgang wiederholen wir für den Auslass und aktivieren die Drucköffnung mit statischem Druck und wählen die Fläche im Ziel unserer Piste an. Zur Auswertung unserer Simulation wählen wir als Zieldefinition der Oberflächenziele den Mittelwert und das Maximum der Geschwindigkeit. Nach Eingabe aller Parameter kann die Berechnung ausgeführt werden. In der Vorschau ist die durchgeführte Strömungsanalyse bereits ersichtlich.

Die Partikelstudie

Die Strömung durch unseren Slalomkurs haben wir damit bereits berechnet. Um nun herauszufinden, welches die Ideallinie ist, definieren wir zusätzlich eine Partikelstudie. In der Bildschirmauswahl legen wir den Startpunkt der einzelnen Partikel fest und entscheiden uns für einen Offset von einem Millimeter. Bei den Partikeleigenschaften wählen wir wieder Wasser. Einen wesentlichen Einfluss auf das Ergebnis der Partikelstudie hat die Standardwandbedingung, hier wählen wir die ideale Reflexion. In den Berechnungseinstellungen müssen Partikelbahnen und Statistik aktiv sein und das Erscheinungsbild kann hier geändert werden. Nun sind unsere Teilnehmer-Partikel bereit für das große Rennen. Im Featurebaum der Flow Simulation wählen wir unter der Partikelstudie die Injektion und starten die Wiedergabe.

Die Siegerehrung

In den Simulationsergebnissen aktivieren wir unsere Partikelstudie und lassen uns die Statistik anzeigen. Die Ergebnisstatistik enthält Information über die Verweilzeit der Partikel im Modell und die zurückgelegte Bahnlänge. Sieger unseres Slalomrennens ist das Partikel Nummer sieben mit der kürzesten Verweildauer in der Flow Simulation. Um nun auch noch die Ideallinie anzuzeigen, erstellen wir die Kurven aus der Partikelstudie in SOLIDWORKS.

Aus allen angezeigten Kurven blenden wir nun alle bis auf die Kurve mit der Nummer sieben aus. Übrig bleibt die Ideallinie unseres Siegerpartikels. 👇🏆