Digital Tool: Wärmetauscher auf Basis abstrakter Modellierung

Hintergrund:

Ziel ist die Erstellung eines digitalen Zwillings auf der Basis automatisch generierter CAD-Modelle zur Optimierung eines Wärmeübertragungsprozesses.

Zielgrößen:

Mit einer Variantenstudie soll die optimale Auslegung für die Anordnung der Heizelemente gefunden werden. Zielgrößen sind dabei der sich einstellende Druckverlust und die übertragene Wärmemenge.

Herausforderungen:

Die CAD-Geometrie, insbesondere die Anordnung, Form und Anzahl der Flächen für die Wärmeübertrager kann sehr unterschiedlich sein.

Lösungsansatz:

• Definition und Eingrenzung der variablen Parameter in der Geometrie
• Erstellung eines abstrakten Modells: Verwendung von Platzhaltern in der Geometriebeschreibung für Vernetzungs- und Löserattribute
• Definition der Vernetzungs- und Löserattribute auf Basis der definierten Platzhalter
• Automatisierung des Geometrieimports mit Zuordnung der Platzhalter zu den jeweiligen Geometriekomponenten
• Skriptbasierte Vernetzung mit Export der Lösereinstellungen
• Simulation mit stationärem OpenFOAM-Löser (rhoSimpleFoam)
• Automatisierte Extraktion relevanter Ergebnisse

Durch abstrakte Modellierung werden geometrische Komponenten in unterschiedlicher CAD gefunden, die für Gitterdefinitionen oder Lösereinstellungen verwendet werden können

Ergebnisse: Geschwindigkeits- und Temperaturverteilung

Unterschiedliche Varianten einer Heizelementanordnung sollen automatisiert bewertet werden.

Anwendung:

Die Erstellung eines digitalen Zwillings auf Basis der abstrakte Modellierung ist besonders gut geeignet

• wenn eine sehr schnelle Umsetzung auf Basis von CAD-Geometrie gefordert ist,
• bei Variantenanalysen auf Basis automatisch generierter CAD-Modelle,
• als CFD-Werkzeug für den Konstrukteur,
• bei Bedarf von mehreren digitalen Zwillingen für verschiedene Anwendungen
• für Modellerstellung in der private cloud