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Strömungssimulation

Sicher durch den Tunnel dank Simulation

| Redakteur: Dipl.-Ing. (FH) Monika Zwettler

Tunnel entstehen überall dort, wo die örtlichen Gegebenheiten eine andere Straßenführungnicht zulassen. Sie schützen Mensch und Natur vor Lärm und Abgasen oder kürzen Wege ab. Ein wichtiges Thema ist die Sicherheit der Tunnel - Simulationssoftware unterstützt dabei.

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(Bild: gemeinfrei / CC0)

Ob im Gebirge, als Schallschutz auf Autobahnen oder zur Verkehrsführung in dicht besiedelten Städten – Tunnel kommen immer öfter zum Einsatz. Damit bei Staus oder im Brandfall die Frischluftversorgung innerhalb der Röhren gewährleistet ist, muss bei der Konstruktion auf eine optimale Luftzirkulation geachtet werden. Diese Konstruktion kann jedoch logischerweise nicht anhand von Prototypen überprüft werden.

Realitätsnahe Simulationen des Strömungsfeldes

Zur Berechnung der Luftströme setzen die Experten von Haerter Beratende Ingenieure (HBI), Beratungsunternehmen für die Tunnellüftung, daher auf realitätsnahe Simulationen des gesamten Strömungsfeldes mittels Simcenter Star-CCM+. Die multiphysikalische Lösung für die Simulation von Produkten und Konstruktionen unter realen Bedingungen bildet Strömungsfelder, Temperaturentwicklung und Rauchkonzentration ebenso ab wie die Geschwindigkeit, mit der sich die Luft bedingt durch den Verkehrsfluss bewegt.

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Simulationserstellung und Datentransfer leicht gemacht

"Das gesamte Strömungsfeld wird durch eine entsprechende Anzahl einfach verbundener Volumensdurchflusselemente dargestellt", so Erwin Schnell, Experte für Brand- und Rauchsimulation bei HBI. "Geschwindigkeiten und weitere skalare Größen wie Temperatur oder Rauchkonzentration werden dabei für jedes einzelne Element berechnet." Durch den integrierten Design Manager können die Anwender ganze Konstruktionsfamilien erstellen und automatisch überprüfen. Zudem kann Star-CCM+ mit Teamcenter verbunden werden, um in Teamcenter erstellte Dateien zu im- und exportieren.

Arbeitserleichterung mittels 3D

Kommen neben der Software noch VR (Virtual Reality)-Brillen zum Einsatz, können die Anwender sich in der realitätsnahen Simulation wie in der realen Welt bewegen, um beispielsweise Fluchtmöglichkeiten im Brandfall zu kontrollieren. "Anwender können zur Visualisierung des Strömungsfeldes und der Rauch- und Temperaturschichten auf dem Bahnsteig masselose Partikel freisetzen", sagt Schnell. "Sie können völlig gefahrlos zu den nächstgelegenen Ausgängen gehen und überprüfen, ob die Fluchtwege rauchfrei sind." Gleiches gilt zum Beispiel für Brandsachverständige, die Schwachstellen an Orten analysieren müssen, die in der Realität nicht oder nur schwer zugänglich sind. Auch sie können in die Simulation eintauchen und im virtuellen Abbild ihre Arbeit erledigen. In Zukunft ist es sogar denkbar, dass Ämter und Versicherungen auf Basis von Simulationen und 3D-Touren durch die Gebäude Baufreigaben erteilen.

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