Strömungssimulation Virtueller Baukasten für die Auslegung von Fluid-Systemen

Die zunehmende Komplexität technischer Systeme und Komponenten erfordert es, möglichst früh im Entwicklungsprozess aussagekräftige Informationen zu erhalten. Nur so können Entwicklungszeiten und Kosten reduziert werden. In vielen Bereichen ist die Simulation als Werkzeug von der Konzeptphase bis hin zum Abschluss der Entwicklung im Einsatz. Dies ermöglicht dem Entwicklungsingenieur qualitative sowie im Entwicklungsprozess fortschreitend auch quantitative Aussagen über das System zu erhalten. Genau hier setzt eine interessante Neuerung an: die Systemsimulation

Anbieter zum Thema

Novotechnik Messwertaufnehmer OHG

ORBIT GmbH Antriebstechnik

GWJ Technology GmbH

Siemens Industry Software GmbH

Im Bereich der Fluide bewährt sich seit vielen Jahren die Strömungssimulation (CFD). Nachteile sind hohe Rechenzeiten, die den Einsatz für große Systeme sowie bei hochfrequenten Effekten schwierig oder gar unmöglich machen.

Zur Simulation und Auslegung von komplexen Systemen

Genau hier setzt eine interessante Neuerung an: die Systemsimulation. Sie führt aufgrund eines anderen Modellierungsansatzes - basierend auf der Beschreibung physikalischer Effekte - zu geringeren Rechenzeiten und kann zur Simulation und Auslegung von komplexen Systemen genutzt werden.

LMS International stellt seinen Kunden mit LMS Imagine.Lab AMESim ein Werkzeug zur Verfügung, das die Anwendbarkeit durch die Anlehnung hydraulischer und pneumatischer Bibliothekselemente an bekannte Schaltsymbole erleichtert. Für jedes Element können verschiedene Modellierungstiefen gewählt werden. Einzelne Bauteile werden mit weiteren Elementen wie Pumpen, Ventilen und Leitungen zu einem kompletten Fluid-Netzwerk aufgebaut. Dabei wird der Anwender durch die grafische Benutzeroberfläche und Plausibilitätskontrollen beim Modellieren unterstützt.

Basis-Elemente zur einfachen Erweiterung des Funktionsumfangs

Einzigartig in LMS Imagine.Lab AMESim sind die Basis-Element-Bibliotheken. Anwender bauen aus Grundelementen hydraulische bzw. pneumatische Komponenten zusammen und erweitern die Standard-Bibliotheken um kundenspezifische Elemente. Damit werden Reibung, Leckage, Jet Forces und weitere Effekte simuliert und das Verhalten von Fluid-Systemen sehr realitätsnah abgebildet.

Simulierte physikalische Eigenschaften

Oft werden Fluid-Systeme elektronisch geregelt, um gezielt Anforderungen hinsichtlich Systemverhalten und Energie-Effizienz sicherzustellen. Die Einbindung der Regelung ermöglicht die Verwendung physikalischer Modelle, um Regelstrategien auszulegen und zu prüfen. Damit wird die Überprüfung der Controller via Hardware-In-The-Loop in Echtzeit ermöglicht.

In LMS Imagine.Lab AMESim wird der Energieaustausch zwischen den Elementen bilanziert. Damit können auch andere physikalische Eigenschaften z.B. der Wärmetransfer im Fluid und der Wärmeaustausch mit der Umgebung simuliert werden.

Durch Systemsimulation können sehr einfache Modelle im Zeit- und Frequenzbereich analysiert werden um ein besseres Systemverständnis zu erlangen. Sie wird inzwischen sowohl bei der Entwicklung hydraulischer Komponenten (z.B. Pumpen, Ventile) als auch kompletter Systeme von der Common-Rail-Einpritzung über die Bagger-Aktuatorik bis zur Kühlerauslegung erfolgreich eingesetzt.

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