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Systemair integriert NUMECA FINE™/Turbo in ihre Designkette

Im Januar 2017 entschloss sich die Systemair Deutschland GmbH dazu ihrem bisherigen CFD-Anbieter den Rücken zu kehren. Zukünftig wird das Unternehmen die auf Turbomaschinen spezialisierten Vernetzungs- und Simulationslösungen AutoGrid5™ und FINE™/Turbo in ihre Produktentwicklung integrieren. Um einen schnellen und einfachen Umstieg zu gewährleisten unterstützte das NUMECA Ingenieurbüro Systemair Deutschland mit einer einwöchigen Support-Woche am Standort Windischbuch. Am Beispiel eines Axialrotors mit Leitgitter, der in unterschiedlichen Größen für verschiedenste Anwendungen zum Einsatz kommt, wurde der Vernetzungs- und Simulationsprozess und die Auswertung mit dem Post-Processor CFView™ auf die Beine gestellt.
Mit dem strukturierten Vernetzungsprogramm AutoGrid5™ wird zunächst ein qualitativ hochwertiges, grenzschichtauflösendes Rechennetz erzeugt, das in der Regel genauere Ergebnisse erzielt als Rechnungen auf unstrukturierten Gittern. Dank spezialisierten Vernetzungsmethoden für Turbomaschinen wie „Meridionalen Technologie-Effekten“ und der Möglichkeit Teilspalte im Nabenbereich der Schaufel zu modellieren wird die Vernetzung außerdem zum Kinderspiel und gelingt innerhalb kurzer Zeit. Auch die automatische Bulb-Erkennung an Inlet und Outlet erlaubt es mit geringstem Aufwand hochwertige Netzzellen bis zu einem Radius von Null zu vernetzen. Die Erzeugung des 3D Netzes mit etwa 8 Millionen Zellen dauerte mit AutoGrid5™ abschließend weniger als 5 Minuten – beim Einsatz nur eines Kerns!
Auf Grund der geringen Strömungsgeschwindigkeit wird die Luft als inkompressibel angenommen und die Turbulenz wird durch das bewährte Spalart-Allmaras Modell abgebildet. In FINE™/Turbo wird der zu untersuchende Betriebspunkt anschließend durch den Massenstrom im Einströmbereich, den statischen Umgebungsdruck am Auslass und die Drehzahl der Maschine definiert. Die Rechnung konvergierte nach nur 4 Stunden (3 Kerne @ 3.4 GHz). In Anbetracht dieser Leistungsdaten ist Systemair Deutschland zukünftig in der Lage praktisch all Ihre CFD-Untersuchungen auf herkömmlichen Workstation-PCs durchzuführen.
Beim Auswerten der Rechenergebnisse zeigte sich Verbesserungspotenzial im Bereich des Leitgitters. Zukünftig wird NUMECA’s neuer Partner zunächst den Einfluss unterschiedlicher Spaltgrößen an der Blattspitze auf den Gesamtwirkungsgrad untersuchen. Im Anschluss stehen Geometrievariationen des Rotors und des Leitgitters als weitere Schritte auf dem Programm der Entwicklungsingenieure.

„NUMECA’s Lösungen für Turbomaschinen haben unseren CFD-Workflow drastisch beschleunigt. Außerdem können wir mit nur einer Lizenz gleichzeitig vernetzen, simulieren und auswerten. Damit fahren wir nun wesentlich günstiger als mit unserem bisherigen CFD-Anbieter. Und mit der NLH-Methode sind nun sogar instationäre Rechnungen auf unseren Workstations im Bereich des Machbaren.“