- Grundlagen der Strömungsmechanik und Wärmeübertragung
- Einführung in Computational Fluid Dynamics (CFD)
- Aufbau und Arbeitsweise von Autodesk Simulation CFD
- Benutzeroberfläche, Simulationsumgebung und Workflow
- Unterschiede zwischen CFD, FEM und FEA
- Typische Anwendungsgebiete (Lüftung, Kühlung, Elektronik, Energie)
- Vorteile der Simulation für Designoptimierung und Energieeffizienz
Modellvorbereitung und Geometrievernetzung
- Import von CAD-Modellen aus Inventor, Revit, SolidWorks oder STEP
- Vereinfachung komplexer Geometrien zur Verbesserung der Rechenleistung
- Definition des Strömungsraums und Begrenzungsbedingungen
- Erstellen und Optimieren von Netzen (Tetraeder, Hexaeder, Prismenschichten)
- Kontrolle der Netzqualität und Konvergenz
- Definition von Volumen, Wand- und Symmetriebedingungen
- Vorbereitung parametrischer Studien für Designvarianten
Randbedingungen und Materialdefinition
- Zuweisung physikalischer Materialien (Luft, Wasser, Öl, Kühlmittel etc.)
- Definition von Einlass-, Auslass- und Wandbedingungen
- Festlegen von Druck, Temperatur, Geschwindigkeit und Massenstrom
- Verwendung von Turbulenzmodellen (k-ε, k-ω, SST)
- Wärmequellen und konvektive Randbedingungen
- Behandlung rotierender Bereiche und bewegter Bauteile
- Aufbau realitätsnaher Randbedingungen für praxisnahe Simulationen
Stationäre und instationäre Strömungsanalysen
- Grundlagen der stationären Strömungssimulation
- Transiente (zeitabhängige) Analysen und dynamische Effekte
- Untersuchung laminare, turbulenter und gemischter Strömungen
- Druckverluste, Strömungsgeschwindigkeiten und Temperaturverteilungen
- Überprüfung der Energieeffizienz und Durchflussleistung
- Vergleich mehrerer Lastfälle und Randbedingungen
- Kontrolle der Rechengenauigkeit und Stabilität der Simulation
Thermische und gekoppelte Analysen
- Grundlagen der thermischen CFD-Analyse
- Kombination von Strömungs- und Wärmetransportberechnungen
- Simulation von Kühlprozessen und Temperaturverteilungen
- Definition von Wärmesenken und -quellen
- Einfluss von Materialeigenschaften auf Wärmeleitung
- Kopplung mechanischer und thermischer Modelle
- Darstellung thermischer Gradienten und Isothermen
Optimierung und Ergebnisinterpretation
- Analyse von Druck-, Temperatur- und Geschwindigkeitsfeldern
- Visualisierung mit Farbskalen, Vektoren und Schnittdarstellungen
- Erstellung von Diagrammen, Pfaden und Animationen
- Bewertung von Strömungswiderständen und Wärmetransferkoeffizienten
- Durchführung automatischer Designstudien und Variantenvergleiche
- Identifikation von Hotspots und Effizienzsteigerung
- Erstellung professioneller Simulationsberichte
Abschlussprojekt - CFD in der Praxis
- Auswahl eines praxisnahen Strömungsprojekts
- Aufbau und Durchführung einer vollständigen CFD-Simulation
- Definition von Randbedingungen, Materialien und Strömungsraum
- Analyse der Ergebnisse und Vergleich mit realen Daten
- Optimierung des Designs durch CFD-Erkenntnisse
- Erstellung eines Abschlussberichts mit Visualisierungen
- Präsentation und Diskussion der Simulationsergebnisse