Fast FSI

Fraunhofer-Institut für Algorithmen und Wissenschaftliches Rechnen SCAI

Überblick

Zur Zeit verläuft die – zumeist sehr kostenintensive – Planung von Rohrleitungssystemen der chemischen, verfahrens- und kraftwerkstechnischen Industrie in mehreren, voneinander getrennten iterativen Schritten, bei denen die Faktoren Wirtschaftlichkeit, Sicherheit und Verfügbarkeit optimiert werden. Die Planung von verfahrenstechnischen Anlagen kann jedoch erheblich vereinfacht werden, wenn dem Konstruktionsingenieur die Möglichkeiten der modernen dynamischen Strömungs- und Spannungsberechnung für Rohrleitungssysteme zunutze gemacht werden. Auslegung, wirtschaftliche Optimierung und sicherheitstechnische Betrachtung sind so in einem Schritt durchführbar.

Pipelinesimulationen

Beim klassischen Planungsverfahren werden die drei Schritte konstruktive, fluiddynamische und strukturdynamische Berechnung mit jeweils einer eigenen Berechnungssoftware sequentiell und z. T. iterativ durchgeführt. In letzter Zeit wird vermehrt von der Möglichkeit Gebrauch gemacht, Programme zur Berechnung des transienten hydraulischen Verhaltens der Fluidströmung (Druckstoß-Software) und des dynamischen Materialverhaltens der Leitung und peripherer Konstruktionselemente (Struktur-Software) mittels spezieller FSI-Algorithmen zu koppeln.

Im Rahmen des BMB+F Projektes FastFSI (Förderkennzeichen 01AK901A) werden zur Zeit systemneutrale Schnittstellen zur einfacheren und effizienteren Integration von CAD, Struktur- und Fluiddynamikprogrammen entwickelt. Experimentelle Untersuchungen zur FSI-Problematik auf einer Versuchsanlage bei Fraunhofer UMSICHT werden zur Validierung der FSI-Software genutzt.

Simulation von Sedimentationsvorgängen

Untersuchung von Sedimentationsvorgängen in Pipelineanlagen – Gekoppelte Berechnung von 1D-Pipelinemodellen mit hochgenauen 3D-Fluidsimulationen von Ventilen, Pumpen usw.

Ziel ist die Erstellung von adäquaten Rechenmodellen, die Durchführung von Simulationen und der entsprechende Abgleich mit experimentellen Ergebnissen.

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