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Simulation

Strömungssimulation ersetzt hochkomplexe Windkanaltests

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Anwendungsfall 1: Giftige Dämpfe rund um Gebäude

Eine stationäre Analyse der Verteilung von Chemikalien rund um ein Gebäude auf dem Campus einer Vorstadtuniversität wurde mit Star-CCM+ durchgeführt. Ziel der Studie war es, die Wahrscheinlichkeit zu reduzieren, dass eventuell auftretende giftige Dämpfe in nahegelegene Gebäude eindringen.

Zu Beginn des Projekts waren keine Pläne der Anlage vorhanden, deshalb wurden Satellitenaufnahmen gemeinsam mit vor Ort aufgenommenen Daten genutzt, um ein detailliertes 3D-CAD-Modell des Areals zu erstellen. Das Modell enthielt Gebäude, Parkplätze, Schächte, Auslässe und eine Vielzahl von Einlässen.

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Mit Star-CCM+ lassen sich außerordentlich komplexe Strukturen modellieren, was in Windkanälen praktisch unmöglich ist (siehe Bild 2).

Das betreffende Gebäude war von anderen Gebäuden umgeben und hatte ein altmodisches horizontales Entlüftungssystem, das sehr geruchsintensive Dämpfe an die Umgebung abgab. Nachdem sich Studenten, Mitarbeiter und Nachbarn vielfach beklagt hatten, war der Kunde verpflichtet, eine Lösung für die Geruchsbelästigung zu finden und den Eintritt von Gasen in die Frischluftschächte der anderen Gebäude zu verhindern.

Analyse der Verteilung durch Simulation

Typischerweise werden solche Studien mit einem K-Epsilon-Modell über die Zeit gemittelt und als konservativ gewertet, da die entstehenden Schwaden schnell zu Boden sinken, was wiederum den Effekt verstärkt und zu eher konservativen Ergebnissen führt. Bei der Analyse mit Star-CCM+ zeigte es sich, dass das stark riechende Gas beim Verlassen des Gebäudes sich über das gesamte Dach verteilte, wobei es in alle Frischluftschächte eindrang und auf dem Parkplatz zirkulierte – wo es ebenfalls Beschwerden gegeben hatte. Danach wehte es zu den anderen Gebäuden hin (siehe Bild 3).

M/E Engineering nutzte Star-CCM+, um die Verteilung der Gase detailliert zu analysieren und konnte das Problem durch die Nutzung von Strobic-Kaminen lindern. Diese Kamine stoßen die Gase sehr schnell aus, wodurch sie weiter nach oben gedrückt werden und nicht mehr am Dach des Gebäudes festhängen. So ließen sich die Schwaden von den Frischlufteinlässen und dem Parkplatz fernhalten (siehe Bild 4).

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