Berechnungen auf Grundlage des VDI-Wärmeatlas in ANSYS einbinden

Dazu haben wir gemeinsam mit CADFEM die ANSYS-Workbench-Extension „VDI-Wärmeatlas inside ANSYS“ entwickelt.

Bewährte Berechnungen in Ihre Simulation einbeziehen

Der VDI-Wärmeatlas ist seit 60 Jahren ein unentbehrliches Arbeitsmittel für jeden Ingenieur, der sich mit Fragen der Wärmeübertragung beschäftigt. Das in Industrie und Ingenieurwesen anerkannte Standardwerk ermöglicht die Auslegung technischer Apparate und Anlagen, z.B. in der Verfahrens- und der Energietechnik. Hierzu werden Daten bereitgestellt, Berechnungsmethoden für den Wärmetransport in Festkörpern und Fluiden eingehend erläutert sowie Konstruktionen von Wärmeübertragern vorgestellt.

  • Umfassendes Nachschlagewerk für technische Probleme bei Konstruktion und Bau von Wärmeaustauschern
  • Berechnungsmethoden für Wärmeübertragung und Druckverlust
  • Umfangreiche Sammlung von Stoffwerten und Methoden zur technischen und industriellen Anwendung in der Prozessindustrie und der thermischen Energietechnik
  • Geschrieben von Spezialisten aus Industrie und Wissenschaft innerhalb des VDI

Seit der 5. Auflage (1988) wurden die einzelnen Kapitel in Lizenz als Berechnungsprogramm von Lauterbach VT umgesetzt und bis zur derzeitigen 11. Auflage stets den aktuellen Auflagen angepasst.

Durch das ATLAS Baukastensystem wurde die praktische Anwendung der Kapitel und deren Kombinationen zu Prozessen wesentlich erleichtert. Jedem Kapitel entspricht ein Modul. Diese Module können in die individuelle Problemstellung integriert und durch eigene Berechnungsgleichungen erweitert werden.

Vorteile

Warum sollten Sie Phänomene aufwendig simulieren, für die es bewährte analytische Ansätze gibt?

>> Sparen Sie Zeit und Kosten, indem Sie Teile Ihrer Simulation durch Berechnungen nach dem VDI-Wärmeatlas ersetzen.

Warum sollten Sie sich auf Schätzungen verlassen, wo es doch genaue Berechnungen gibt? Jede Simulation ist nur so gut wie die Randbedingungen, die Sie dafür definieren. Stellen Sie diese auf eine solide Grundlage: den VDI-Wärmeatlas.

Das Werkzeug VDI-Wärmeatlas inside ANSYS“ bindet die Software von Lauterbach Verfahrenstechnik GmbH, die auf dem VDI-Wärmeatlas basiert, an die ANSYS Workbench an.

Kostenfreie Webinare 2019

In 60 minütigen Webinaren wird die Integration des VDI-Wärmeatlas in ANSYS Workbench an Beispielen gezeigt.

  • Konvektionsrandbedingungen für einen Kühlkanal sowie ein umströmtes Batterie-Pack
  • Tank mit Prallströmung
  • Thermische Spannungen an einem Stutzen
  • Schnellkühlung von Getränkepackungen
  • Beanspruchungen eines Reaktorbehälters
Datum Uhrzeit Zur Buchung
Donnerstag, 19.09.2019 10:00 – 11:00 Uhr Kostenlos Buchen
Mittwoch 06.11.2019 10:00 – 11:00 Uhr Kostenlos Buchen

Wärmeübertragung

Probleme der konvektiven Wärmeübertragung numerisch zu lösen ist ein aufwendiges Unterfangen:
Die Anforderungen an die Feinheit der Vernetzung sind um ein Vielfaches höher als bei sonstigen CFDModellen, und die Interpretation der Ergebnisse braucht viel Erfahrung. Sollten dann auch noch Phasenübergänge eine Rolle spielen, potenziert sich die Komplexität.

Wenn in einer Simulation der Mechanismus der Wärmeübertragung selbst nicht Gegenstand der Untersuchung ist, bietet es sich an, diesen in eine gesonderte Berechnung auszulagern, um die Simulation schneller und einfacher zu machen.

Der VDI-Wärmeatlas bietet analytische Berechnungsmethoden für eine Vielzahl von Anwendungsfällen:

  • Konvektive Wärmeübertragung
    Strömung in Rohren und Kanälen, um Rohrbündel, entlang von Wänden
  • Freie Konvektion (Auftrieb durch eine warme oder kalte Wand)
  • Wärmeleitung in Festkörpern
  • Wärmeverluste an die Umgebung, auch bei Wind
  • Kondensation und Verdampfung
  • Strahlung

Strömungslehre

Gerade in der Verfahrenstechnik spielt die Berechnung von Druckverlusten eine große Rolle. Für viele Standard-Elemente bietet hier der VDI-Wärmeatlas die Möglichkeit, den Druckverlust analytisch zu bestimmen und das Ergebnis wieder in die Simulation einfließen zu lassen.

Mögliche Beispiele sind die Durchströmung von

  • Rohren
  • Kanälen
  • Ringspalten
  • Haufwerken und strukturierten Packungen
  • Rohrbündeln (auch berippt)
  • Armaturen

Auch Gas-Flüssig-Strömungen können berechnet werden.

Stoffwerte

Zusätzlich zu den in ANSYS CFD vorhandenen Stoffwerten bietet Lauterbach Verfahrenstechnik Stoffwerte zu einigen technisch gebräuchlichen Fluiden:

  • Rauchgas (Auswahl des Brennstoffs oder freie Eingabe der Zusammensetzung)
  • Thermalöle (über 100 verschiedene Öle)
  • Hydraulik-, Getriebe- und Maschinenöle, schweres Heizöl, Diesel
  • Erdgas, Biogas
  • Kältemittel

Außerdem gibt es die Möglichkeit, auf Basis der Dortmunder Datenbank Stoffwerte für Gemische aus bis zu zehn Komponenten zu definieren (einschließlich Phasengleichgewichts-Berechnung).

Weitere Anwendungsbereiche

Abscheider (z. B. Zyklone), Druckverlustberechnungen, Kondensation,Verdampfung, Wärmestrahlung, Verbrennung, Thermodynamik.

hr Vorteil

Komplexität des Modells reduzieren

Ihre Simulation ist komplex, besteht aber zum Teil aus einfachen Fällen der Wärmeübertragung und Strömungslehre? Für einzelne Komponenten ist es nicht von Interesse, die Ergebnisse örtlich aufzulösen? Dann wäre es Verschwendung, diese aufwendig und detailliert zu simulieren, statt eine einfachere analytische Berechnung durchzuführen.

Randbedingungen auf eine solide Grundlage stellen

Sie führen eine thermische Simulation durch, aber die Wärmeverluste an die Umgebung schätzen Sie nach Bauchgefühl? Sie simulieren eine Hochtemperatur-Anlage, aber die Stoffwerte finden Sie auf Wikipedia nur bei 20°C?

Damit schaffen Sie von vornherein eine Fehlerquelle, denn eine Simulation kann nicht genauer sein als die Vorgaben, mit der sie gefüttert wird.

Vorgehen

Die LV-Software ist modular aufgebaut, wobei die Benutzeroberfläche jedes Moduls gleichzeitig der Werte-Eingabe, der Ergebnis-Ausgabe und der Dokumentation dient.

Über die Schnittstelle können Parameter der ANSYS-Simulation mit Werten des LV-Programms verknüpft werden, und zwar in beide Richtungen: Übergabe von ANSYS nach LV und von LV nach ANSYS. Die Erstellung einer solchen Verknüpfung erfolgt denkbar einfach per Drag and Drop.


Unser Entwicklungspartner stellt sich vor:

CADFEM – weil Simulation mehr ist als Software

1985 gegründet, zählt CADFEM zu den Pionieren der Anwendung Numerischer Simulation in der Produktentwicklung. Mit 10 Standorten, 220 Mitarbeitern und 130 Simulationsexperten in Deutschland, Österreich und der Schweiz ist CADFEM einer der größten europäischen Anbieter für Simulationslösungen. Mit den internationalen Beteiligungen beschäftigt die CADFEM Gruppe weltweit 350 Mitarbeiter. CADFEM unterstützt Simulationsanwender, das Potenzial von Simulation bestmöglich zu nutzen. Als ANSYS Elite Channel Partner setzt der Spezialist dabei vor allem auf die technologisch führende Software der ANSYS, Inc. Weil Software allein aber noch keinen Simulationserfolg garantiert, bietet CADFEM Produkte, Service und Wissen aus einer Hand: Software und IT-Lösungen. Beratung, Support, Engineering. Know-how-Transfer.

www.cadfem.net


siehe auch:

 

This post is also available in: enEnglish (Englisch)