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Altair Anwendertreffen für Hochschulen
Seite 1 Prof. Dr. Stefan Vogel | Finite Element Method – Fluid Dynamics Date 07.03.2016
Büro: Gebäude 9 / Raum 306a
Tel.: +49 (0) 69 1533-3939Fax: +49 (0) 69 1533-2300
Email: s_vogel@fb2.fra-uas.de
Prof. Stefan Vogel
Fluid-Struktur-Interaktion (FSI)
Mögliche Anwendungsfelder
• Tragflügel (Flugzeugbau)
• Windräder
• Generell schwingungsfähige Systeme
• Flexible Gebäude (Olympiastadion in München)
• Fahrzeuge (Formel 1)
• Medizinische Anwendungen
• Pneumatik bzw. Hydraulik
• Dämpfersysteme
Seite 2 Prof. Dr. Stefan Vogel | Finite Element Method – Fluid Dynamics Date 07.03.2016
Mögliche Kopplungsmethoden
Seite 3 Prof. Dr. Stefan Vogel | Finite Element Method – Fluid Dynamics
AcuSolve
Practical Fluid
Structure Interaction(PFSI)
RadiossRadioss + Acusolve
Direct Coupled Fluid
Structure InteractionDCFSI
Explicit CFD in
Radioss
Date 07.03.2016
PFSI Simulation einer Federbelasteten Ventils
Seite 4 Prof. Dr. Stefan Vogel | Finite Element Method – Fluid Dynamics
Auslass
Einlass
Schließmechanismus
Feder
p_ein
p_aus
Zeit
p_ein
p_aus
Volumenfluss
Federvorspannkraft
überschritten
Date 07.03.2016
Aufsetzten eines PFSI Problems
Seite 5 Prof. Dr. Stefan Vogel | Finite Element Method – Fluid Dynamics
1. Schritt
• Modalanalyse
2. Schritt• CFD-Modell aufbauen
Date 07.03.2016
Ergebnisse (Kugelventilgebiet)
Seite 6 Prof. Dr. Stefan Vogel | Finite Element Method – Fluid Dynamics Date 07.03.2016
Ergebnisse (Feder)
Seite 7 Prof. Dr. Stefan Vogel | Finite Element Method – Fluid Dynamics Date 24.02.2016
Ergebnisse (von oben)
Seite 8 Prof. Dr. Stefan Vogel | Finite Element Method – Fluid Dynamics Date 07.03.2016
DCFSI Simulation einer Hydrobuchse, gemacht von Nahid Miah
Seite 9 Prof. Dr. Stefan Vogel | Finite Element Method – Fluid Dynamics
Hydrolager / HydrobuchsenSchwingungs- und Lagerungselemente für die Motorlagerung
Quelle:http://www.t4-wiki.de/wiki/Hydrolager
Date 07.03.2016
Funktionsweise der Hydrolager
Seite 10 Prof. Dr. Stefan Vogel | Finite Element Method – Fluid Dynamics
Animation courtesy of Dr. Dan Russell, Grad. Prog. Acoustics, Penn State
Date 07.03.2016
Funktionsweise der Hydrolager
Seite 11 Prof. Dr. Stefan Vogel | Finite Element Method – Fluid Dynamics
Animation courtesy of Dr. Dan Russell, Grad. Prog. Acoustics, Penn State
Date 07.03.2016
Aufbau der simulierten Hydrobuchse I
Seite 12 Prof. Dr. Stefan Vogel | Finite Element Method – Fluid Dynamics
Flüssigkeit
Anschlag
Date 07.03.2016
Aufbau der simulierten Hydrobuchse II
Seite 13 Prof. Dr. Stefan Vogel | Finite Element Method – Fluid Dynamics
Weiches Gummielement
(Emulation einer Luftblase)
Gummi
Date 07.03.2016
Randbedingungen
Seite 14 Prof. Dr. Stefan Vogel | Finite Element Method – Fluid Dynamics
Anschlag und der äußere Teil
vom Fluid wird festgehalten
Zwangsbewegung (Sinus)
Date 07.03.2016
Erste Ergebnisse des Druckfeldes (Modell noch vereinfacht)
Seite 15 Prof. Dr. Stefan Vogel | Finite Element Method – Fluid Dynamics Date 07.03.2016
Erste Ergebnisse der Geschwindigkeit (Modell noch vereinfacht)
Seite 16 Prof. Dr. Stefan Vogel | Finite Element Method – Fluid Dynamics Date 07.03.2016
Detailliertes Modell (Druckfeld)
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Nächste Schritte
• Kugelventil
• Untersuchung der Möglichkeiten mit Computational Aeroacoustics (CAA) in AcuSolve
• Berechnung in Radioss (ohne AcuSolve) um auch das Schließverhalten abbilden zu können
• Hydrobuchse
• Verwendung von 2-Phasenströmung in AcuSolve (Kavitation und Luftblasen)
• Reine Berechnung in Radioss (wegen der Luftblasen)
Seite 18 Prof. Dr. Stefan Vogel | Finite Element Method – Fluid Dynamics Date 07.03.2016
Schlussfolgerung
• Fluid-Struktur-Interaktion ist sehr aufwändig (Aufbau des Modells und auch der Rechenzeiten)
• Modelle müssen vereinfacht werden
• PFSI ist sehr komfortabel und einfach aufzusetzen
Seite 19 Prof. Dr. Stefan Vogel | Finite Element Method – Fluid Dynamics Date 07.03.2016
FRAGEN?
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