FLUID – Einfache Software für komplexe Strömungen

Digitaler Zwilling für komplexe Strömungsprozesse aller Art

FLUID ist ein äußerst robuster Strömungslöser, der insbesondere komplexe Rheologien von Mehrphasenströmungen (mischbare und nichtmischbare) in und um poröse Medien korrekt berechnet. So können Herstellungs- und Verarbeitungsprozesse von Polymeren, Partikel- und Fasersuspensionen, Schäumen, Beton und vieles mehr simuliert und optimiert werden.

Um in der Lage zu sein, Simulationslösungen für solch eine breite Palette von Materialien und physikalischen Effekten zu ermöglichen, haben wir FLUID so entwickelt, dass die schnelle Implementierung von neuen rheologischen Modellen und ihre robuste und effiziente Lösung beliebiger Mulitphysicsprobleme für industrielle Anwendungen gewährleistet ist.

Mit FLUID können Sie unter anderem folgende strömungsdynamische Phänomene modellieren und simulieren:

  • Ein- und Mehrphasenströmungen (Mischungsmodelle oder nichtmischbare Fluide mit Oberflächenspannung, Navier-Stokes Gleichungen) für Mischungen und Suspensionen
  • Inkompressible und kompressible Strömungen (Fluide, Gase)
  • Komplexe Rheologiemodelle (scherraten-, temperatur-, druckabhängig, Thixotropie), u.a. für Schäume, Beton, Vergussmassen, u.v.m
  • Faserorientierungsdynamik und Faserkonzentration für faserverstärkte Suspensionen
  • Aus- und Ausschäumen durch Kopplung mit FOAM
  • Ein- und Mehrphasenströmung durch poröse Medien (Darcy-, Brinkman-, Richards-Gleichungen)
  • Schüttgutströmungen durch Kopplung mit GRAIN
  • Thermische Kopplung bzgl. aller physikalischer Größen
  • Reaktive Konzentrationsgleichungen (z.B. Aushärtereaktion, auch Filtrationsmodelle)
  • Reaktiven Stofftransport durch Kopplung mit PoreChem
  • Turbulenzmodelle (algebraische Modelle, Zweigleichungsmodelle)  
  • Filtration durch Kopplung mit FilTEST

Unsere Software FLUID:

  • ermöglicht die einfache und schnelle Implementierung individueller rheologischer Modelle
  • robuste Kopplung von zusätzlichen physikalischen Effekten wie Temperatur, Konzentrationsgleichungen, Reaktionen, Faserorientierung, u.v.m.
  • umfasst eine benutzungsfreundliche grafische Oberfläche
  • bietet ein integriertes Vorverarbeitungswerkzeug für CAD-3D-Daten
  • ermöglicht interaktives Postprocessing
  • nutzt Multicore-Computertechnologie und läuft auf Windows- und Linux-Betriebssystemen

Strömungssimulation der Elektrolytbefüllung von Batteriezellen

Datenschutz und Datenverarbeitung

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Ein zeitaufwändiger Produktionsschritt in der Zellfertigung ist der Benetzungsprozess, der auf das Einbringen des flüssigen Elektrolyten in das Zellgehäuse folgt. Dabei muss der Elektrolyt – getrieben von Kapillarkräften und äußeren Drücken – die Porenstruktur der Elektroden und des Separators möglichst homogen durchdringen und die Luft verdrängen. Die Zweiphasenströmung in porösen Medien kann effektiv mit FLUID berechnet werden um u.a. die Befüllzeit, die dieser Prozess benötigt, den Einfluss externer Bedingungen, sowie die Homogenität der Elektrolytverteilung zu berechnen.

Simulation von Spritzgießverfahren für faserverstärkte Materialien

Die Faserverstärkung von Polymermaterialien ist eine sehr wichtige Technik in der Produktion von Leichtbaumaterialien. Das Potenzial dieser Materialien kann nur ausgeschöpft werden, wenn die Faserrichtung während des Produktionsprozesses mit hoher Genauigkeit vorausgesagt werden kann.

In der Software FLUID ist eine hochentwickelte physikalisch basierte Modellierungsmethode implementiert, die nicht nur den Einfluss der Strömung  auf die Faserkonzentration und  -orientierung, sondern auch die Rückwirkung der Faserkonzentration  und -orientierung auf das rheologische Verhalten der Suspension berücksichtigt.

Spritzgusssimulation eines Airbag-Gehäuses mit Polymermaterial mit 30% Glasfasern Anteil.

Simulationsbeispiel: Spritzgusssimulation eines Airbag-Gehäuses

Räumlich aufgelöste Information über lokal vorhandene/n:

  • Druck
  • Geschwindigkeit
  • Faserausrichtung
  • Faserkonzentration
  • Ausbreitung der Fließfront
  • Fluidtemperatur

Anwendungsbeispiele mit unserer Software FLUID

 

EU-Projekt »ALMA«

»ALMA« hat sich zum Ziel gesetzt, eine neuartige batterieelektrische Fahrzeugstruktur für PKW zu entwickeln. Dabei soll das Gewicht der Fahrzeugstruktur um bis zu 45 Prozent leichter werden.

 

Simulation von Vergussprozessen elektronischer Bauteile

Im Projekt »SOVEB« simulieren wir diesen Prozess mit FLUID, damit Unternehmen ihre Produktionsschritte optimieren können.

 

Charakterisieren und Modellieren von Thermoplasten

Wir bringen unsere Simulationsexpertise im AiF-Projekt ein.

 

Simulation der Produktion von Batteriepacks

Die Fertigung von Batterien ist sehr platz-, energie- und zeitintensiv. Daher simulieren wir Produktionsprozesse, um sie möglichst effizient zu gestalten ohne die Produkteigenschaften negativ zu beeinflussen.