Numerische Strömungsberechnungen werden zur Analyse und Designoptimierung von Produkten wie Flugzeuge, Automobilen, Schiffe und vieles mehr eingesetzt. Beispielsweise wird durch solche Analysen die Verbrennung in einem Motor verbessert, um Emissionen zu reduzieren und Effizienz zu steigern, aerodynamische Designoptimierungen für Flugzeugrümpfe, Flügelprofile und auch Automobile vorgenommen, die Kühlung von elektronischen Komponenten verbessert und vieles mehr.
Für diese Berechnungen ist es erforderlich, das Rechengebiet zu diskretisieren. Das heißt, dass das Berechnungsgebiet in kleine, zusammenhängende Volumen unterteilt wird, die eine numerische Analyse erlaubt. Diese Unterteilung wird mit einem Netz realisiert, das vor der Berechnung mit einem Mesher (Netzgenerator) generiert wird. Das Erstellen des Rechennetzes kann für eine komplexe Geometrie über eine Woche dauern. Somit stellt die Netzgenerierung den größten Engpass in der Produktivität von industriellen CFD-Tools dar.
Einige wenige CFD-Berechnungsprogramme haben in den Berechnungsalgorithmus (Solver) eingebaute, automatische Mesher, die schnell genug ein Netz generieren können, ohne dass die Gesamtdauer einer Simulation viel darunter leidet. Diese automatischen Mesher erstellen Hexaeder-Elemente im gesamten Rechengebiet. An den Rändern des Berechnungsgebietes werden diese Elemente geschnitten (cut-cell cartesian mesh).
Der größte Nachteil bei der Berechnung mit einem “cut-cell cartesian mesh” ist, dass die Grenzschicht nicht adäquat aufgelöst wird. Dies ist aber essenziell, um an den Rändern auftretende Änderungen im Strömungszustand (Gradienten) ausreichend genau zu erfassen. Es gibt bisher keine Methode zur Netzgenerierung, die für die Grenzschicht ein “boundary layer mesh” erstellt und auch schnell genug funktioniert, sodass es bei instationären Strömungen mit beweglichen Teilen einsetzbar wäre.
meshnomo entwickelt einen CFD-Mesher, der vollautomatisiert ein Netz mit Grenzschichtzellen erstellt und so schnell genug funktioniert, sodass er während einer Berechnung vom Solver aufgerufen werden kann. Somit werden die Vorteile vom kartesischen Netz mit geschnittenen Zellen (einfache Handhabung und Geschwindigkeit) und ein aufwändig erstelltes Netz mit Grenzschichtzellen (Genauigkeit) kombiniert. Automatisierte Verfeinerungsmethoden (Automatic Mesh Refinement – AMR) sollen auch eingebaut werden, um sicherzustellen, dass der Mesh die Strömungsphänomene ausreichend genau erfasst.
Zur Vorbereitung von Berechnungen soll auch eine KI-basierte Unterstützung entwickelt werden, die die komplizierten CFD-Methoden für nicht-erfahrene Anwender zugänglicher macht. Sie soll auch Experten helfen, die richtigen Einstellungen für eine Berechnung auszuwählen, um Zeit und Kosten für eine erfolgreiche CFD-Simulation zu sparen. [nbsp]
meshnomo macht strömungsmechanische Analysen zugänglicher, schneller und zuverlässiger.
