Multidisziplinäre Simulationen werden immer wichtiger, um den wachsenden Anforderungen an die Qualität von Simulationsergebnissen gerecht zu werden. Unsere Software MpCCI ist das weltweit führende Werkzeug für Multiphysics-Simulationen, die eine Kopplung bewährter Anwendungscodes für einzelne Disziplinen (Strömung, Struktur, Akustik, Wärme etc.) erfordern.
Die Einsatzmöglichkeiten von MpCCI sind vielfältig und betreffen ganz unterschiedliche Anwendungsbereiche.
Um das thermodynamische Verhalten eines Autos berechnen, sind Simulationsberechnungen notwendig, die die volle Komplexität der Fahrzeuggeometrie und der Wärmetransportvorgänge berücksichtigen. Dazu gehört auch die Berücksichtigung von Wärmekonvektion, Wärmestrahlung und Wärmeleitung in Flüssigkeiten, Gasen und Festkörpern.
Mehrkörpersimulationen (Multibody Simulations, MBS) und Finite-Element-Methoden (FEM) sind effektive Werkzeuge, um die komplexe Dynamik von Fahrzeugen und Maschinenteilen zu berechnen. Co-Simulation ist ein natürliches Mittel um die Genauigkeit derartiger Modelle zu erhöhen. Co-Simulation ermöglicht auch, äußere Einflüsse auf das Fahrzeug oder zusätzliche physikalische Phänomene wie Strömung oder elektromagnetische Vorgänge zu berücksichtigen. Anwendungsbeispiele sind das Fahren über Hindernisse, das Fahren durch Gewässer oder die Interaktion eines Baggers mit dem Untergrund.
Abgasturbolader stellen besonders kritische Komponenten bei der Motorenentwicklung dar, vor allem wegen der Beanspruchung durch hohe Drehzahlen der Turbine und der hohen Abgastemperaturen. Bei sinkender Größe der Bauteile spielen Fertigungstoleranzen und kleinste Änderungen der Bauteilgeometrie während des Betriebs, etwa durch die Wechselwirkung zwischen der Strömung und den Turbinenschaufeln, eine wichtige Rolle.
Bei der Entwicklung immer effizienterer Turbomaschinen müssen mechanische, thermodynamische und strömungsmechanische Vorgänge berücksichtigt werden, um Strömungsgeometrie, thermodynamische Belastungen oder Lebensdauer zu optimieren.
Fluid-Struktur-Simulationen kommen im Automobilbereich in unterschiedlichen Anwendungen zum Einsatz, beispielsweise bei der Entwicklung neuer Axialhydraulikpumpen oder bei der Optimierung von Spoilern von Rennfahrzeugen.
Fraunhofer-Institut für Algorithmen und Wissenschaftliches Rechnen SCAI