Altair Anwendertreffen für Hochschulen

Seite 1 Prof. Dr. Stefan Vogel | Finite Element Method – Fluid Dynamics Date 07.03.2016

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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

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Mögliche Kopplungsmethoden

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AcuSolve

Practical Fluid

Structure Interaction(PFSI)

RadiossRadioss + Acusolve

Direct Coupled Fluid

Structure InteractionDCFSI

Explicit CFD in

Radioss

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PFSI Simulation einer Federbelasteten Ventils

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Auslass

Einlass

Schließmechanismus

Feder

p_ein

p_aus

Zeit

p_ein

p_aus

Volumenfluss

Federvorspannkraft

überschritten

Date 07.03.2016

Aufsetzten eines PFSI Problems

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1. Schritt

• Modalanalyse

2. Schritt• CFD-Modell aufbauen

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Ergebnisse (Kugelventilgebiet)

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Ergebnisse (Feder)

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Ergebnisse (von oben)

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DCFSI Simulation einer Hydrobuchse, gemacht von Nahid Miah

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Hydrolager / HydrobuchsenSchwingungs- und Lagerungselemente für die Motorlagerung

Quelle:http://www.t4-wiki.de/wiki/Hydrolager

Date 07.03.2016

Funktionsweise der Hydrolager

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Animation courtesy of Dr. Dan Russell, Grad. Prog. Acoustics, Penn State

Date 07.03.2016

Funktionsweise der Hydrolager

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Animation courtesy of Dr. Dan Russell, Grad. Prog. Acoustics, Penn State

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Aufbau der simulierten Hydrobuchse I

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Flüssigkeit

Anschlag

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Aufbau der simulierten Hydrobuchse II

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Weiches Gummielement

(Emulation einer Luftblase)

Gummi

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Randbedingungen

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Anschlag und der äußere Teil

vom Fluid wird festgehalten

Zwangsbewegung (Sinus)

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Erste Ergebnisse des Druckfeldes (Modell noch vereinfacht)

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Erste Ergebnisse der Geschwindigkeit (Modell noch vereinfacht)

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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)

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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

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