Warum CFD?

CFD-Lösungen (Computational Fluid Dynamics, numerische Strömungsmechanik) ermöglichen Produktentwicklern die Analyse und Verbesserung von Konstruktionen in einer virtuellen Umgebung durch die genaue Simulation von Strömungsverhalten und Thermodynamik. Diese Simulationen bilden reale Bedingungen sehr genau nach und ermöglichen es Ingenieuren, sicherere, langlebigere und kostengünstigere Produkte zu entwickeln. Darüber hinaus beschleunigt CFD den Konstruktionsprozess, indem es den Bedarf an physischen Prototypen reduziert und somit Entwicklungszeit und -kosten senkt.

Großer Markt

Mikroprozessoren, Mikrocontroller, integrierte Schaltkreise und andere Chip-Technologien in Kombination mit verschiedenen Sensoren sorgen weiterhin für einen massiv wachsenden Markt für intelligente Produkte wie Telefone, Haushaltsgeräte und Wearables. Der Trend zu leistungsfähiger Elektronik ist jedoch nicht nur den Endverbrauchern vorbehalten. Auch die Industrie hat diese Technologien unter anderem in den Bereichen Fertigung (IIoT), Gesundheitswesen (intelligente Implantate) und Transportwesen (Elektrofahrzeuge) für sich entdeckt. Dieser Trend hin zu mehr Elektronik treibt Innovationen voran, geht jedoch mit Kompromissen beim Wärmemanagement einher.

Wärmemanagement

Wenn Materialien hohen Temperaturen ausgesetzt werden, können sich ihre physikalischen Eigenschaften erheblich ändern, was zu Verformungen führen kann, die die strukturelle oder Signalintegrität, Funktionalität und Zuverlässigkeit beeinträchtigen. Eine Materialverformung aufgrund von Hitze ist besonders kritisch, da sie zu weiteren Problemen führen kann, z. B. zu aerodynamischer Ineffizienz, mechanischen oder elektronischen Störungen oder sogar zu katastrophalen Systemausfällen.

CFD ist ein wichtiges Werkzeug für die Entwicklung langlebiger und zuverlässiger Konsumgüter und Industrieprodukte. Es ermöglicht Ingenieuren, datengestützte Entscheidungen zu treffen, indem Konstruktionsannahmen virtuell validiert werden, was die Qualität der Ergebnisse verbessert. CFD-Simulationen liefern bereits in den frühesten Entwicklungsstadien reale Erkenntnisse, die zur Verbesserung der Konstruktion beitragen. CFD ist für Ingenieure aller Fachrichtungen verfügbar und hilft dabei, Leistung und Zuverlässigkeit zu verbessern und gleichzeitig Entwicklungskosten, Garantieansprüche und Markteinführungszeiten zu reduzieren. Durch die Integration von CFD in den Konstruktionsprozess können Hersteller die Sicherheits- und Haltbarkeitsrichtlinien zuverlässig erfüllen.

CFD wird in verschiedenen Branchen eingesetzt, um komplexe Probleme der Strömungsmechanik zu lösen und Konstruktionen zu verbessern. Ingenieure in der Luft- und Raumfahrt, in der Automobilindustrie, im Energiebereich und in der Fertigung verlassen sich auf CFD, um Effizienz, Sicherheit und Leistung zu verbessern und gleichzeitig die Kosten für Prototypen zu minimieren.

In der Luft- und Raumfahrt sowie in der Automobilindustrie wird CFD eingesetzt, um die Aerodynamik zu optimieren, den Luftwiderstand zu verringern und die Kraftstoffeffizienz von Flugzeugen und Fahrzeugen zu verbessern. HLK-Ingenieure verwenden CFD für die Entwicklung von Klimaanlagen- und Lüftungssystemen, die eine effektive Luftzirkulation gewährleisten und die Luftqualitätsstandards für Innenräume erfüllen.

CFD unterstützt die Konstruktion rotierender Maschinen, einschließlich Turbinen, Kompressoren und Pumpen, indem zyklische Lasten simuliert und durch dynamische Kräfte verursachte Instabilitäten reduziert werden. CFD spielt auch eine wichtige Rolle bei der Kühlung von Elektronikgeräten und hilft Herstellern, die Wärmeabfuhr in Geräten mit CPUs und GPUs zu verbessern, um eine Überhitzung zu vermeiden.

Der Energiesektor simuliert mit CFD reaktive Strömungen in Verbrennungsmotoren und verbessert Strömungsmaschinen, um die Kraftstoffeffizienz zu erhöhen und Emissionen zu reduzieren. Batterieentwickler nutzen CFD für die Visualisierung thermischer und chemischer Interaktionen, um Leistung und Sicherheit zu verbessern.

CFD unterstützt auch die Optimierung von Rohren und Ventilen für Öl-, Gas- und Wassersysteme, die Verarbeitung rheologischer Materialien und die Vermeidung von Kavitation in Systemen wie Propellern und Düsen.