Fördernehmer:
Kompetenzzentrum – Das Virtuelle Fahrzeug Forschungsgesellschaft mbH (vif) und Montanuniversität Leoben
Projektleiter:    
Dr. T. Klein; Prof. A. Ludwig; DI G.Unterreiter
Projektdauer:
Mai 2007 - September 2008

Projekt Abstract

Die Kopplung von physikalischen Systemen erfolgt durch Wechselwirkung, also die gegenseitige Beeinflussung thermischer, mechanischer und akustischer Felder. Die Computersimulation beschreibt gekoppelte Systeme mittels partieller Differentialgleichungen und formuliert Wechselwirkungen als Transmissionsbedingung. Und genau darin liegt der Knackpunkt: In der Bestimmung dieser Übergangsbedingungen.Des Rätsels Lösung liegt in der Entwicklung von mathematischen Verfahren zur Verknüpfung der numerisch beschriebenen Teilprobleme: Geeignete Ansatzfunktionen werden ausgewählt und implementiert; Teillösungen werden mit den unterschiedlichen Ansatzfunktionen und Volumen- bzw. Oberflächennetzen  – sprich: Einzel-Softwarelösungen – zu einer stabilen Simulationslösung für das Gesamtsystem verbunden.Das Projekt prüft die Anwendbarkeit von Vernetzungsalgorithmen für industrierelevante Fragestellungen. Eine thermodynamische Anwendung aus der Automobilindustrie  beschäftigt sich beispielsweise mit der Berechnung der Wärmeabgabe des Kühlers an die Umgebungsluft. Bestimmt werden zum einen die Wärmeströme, die vom Kühlmittel abgegeben werden. Zum anderen wird die Geschwindigkeit der dreidimensionalen Strömungsverteilung im Motorraum berechnet. Die abgegebene Wärmeleistung und die Verteilung im Motorraum beeinflussen sich wechselseitig;  ein entsprechender Algorithmus verknüpft die Daten der einzelnen Lösungen und ermöglicht die Simulation des Gesamtsystems. Die enge Vernetzung mit SimNet Styria, dem steirischen Netzwerk für Mathematische Modellierung und Numerische Simulation, garantiert den Transfer in weitere Anwendungsbereiche. Die sichere und konsistente Kopplung von physikalischen Feldern ist eine Kerntechnologie. Insbesondere die Verknüpfung spezialisierter Softwarepakete hilft, neue Fragestellungen zu beantworten.

Projektergebnis - Kurzfassung

In vielen Fällen erfordern realitätsnahe Simulationen komplexer technischer Vorgänge den Einsatz von Multiphysik-Simulation. Dabei werden Simulationen von unterschiedlichen physikalischen Disziplinen wie Fluid-Dynamik, Strukturmechanik, Verbrennung etc. in einem Simulationsprozess durch mehrere Programmpakete gekoppelt. Es müssen die komplizierten Modelle der Strukturmechanik (z.B. Nichtlinearitäten des Materials bzw. Geometrie, thermische Effekte, Kontaktprobleme, ...) und der Fluiddynamik (turbulente Strömung, Erstarrung, ...) berücksichtigt werden. Darüber hinaus ist es notwendig diese Modelle zu koppeln und deren dynamische Interaktion zu berücksichtigen. In der vorliegenden Studie wurden einige Möglichkeiten der numerischen Simulation auf dem Gebiet der Multiphysik-Simulationen für Fluid-Struktur- Kopplung untersucht..........