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Die numerische Strömungsmechanik (englisch: Computational Fluid Dynamics, CFD) ist eine anerkannte Methode der Strömungsmechanik. Neben Anwendungen im Fahrzeugbau und der Luftfahrtindustrie kommt CFD auch in der Verfahrenstechnik / Rührtechnik zum Einsatz.
Ziel ist es, strömungsmechanische Fragestellungen mit numerischen Methoden zu lösen. Die Gleichungen sind meist Navier-Stokes-Gleichungen, Euler-Gleichungen oder Potentialgleichungen.
CFD bietet heute die Möglichkeit viele Parameter berechnen zu können und diese grafisch aufzuarbeiten. Der Benutzer erhält Ergebnisse zu Strömungsgeschwindigkeiten, Scherkräften, lokalen Energiedissipationen, mechanischem Leistungseintrag, Wärmeübergangskoeffizienten, lokalen Druckverteilungen, Suspendier Fähigkeit, um nur die wichtigsten zu nennen. CFD ist eine kostengünstige und schnelle Alternative zu Labor-, Technikums- oder gar Feldversuchen. Einflüsse von geometrischen Varianten (z.B. geänderten Anstellwinken, Breiten von Rührblättern, neue oder auf Kundenanforderungen angepasste Rührer) lassen sich hiermit sehr effektiv auf ihre Tauglichkeit hin untersuchen.
Aber auch im Produktionsbetrieb auftretende Probleme, wie zum Beispiel lokale Kavitationsschäden, lassen sich mit CFD fast immer erklärbar darstellen und helfen Kunden zukünftigen Schäden entgegenzuwirken.
Weiterhin unterstützen CFD – Analysen sehr hilfreich bei der Suche nach Alternativen wenn es darum geht, alte Apparate zu ersetzen oder bei Neuanlagen den effektivsten Rührer zu bestimmen. Eine grosse Bandbreite von strömungsmechanischen Aufgabenstellungen lässt sich so analysieren, bevor überhaupt Bauteile fertigungstechnisch realisiert werden.
Pfaudler setzt CFD erfolgreich im Bereich der Rührtechnik und der Wärmeübertragung ein und verfügt über umfangreiche praxisnahe Erfahrungen, bei der Verifizierung von Rührwerksmodifikationen und rührtechnischen Machbarkeitsstudien. Eigene Datenbanken, in denen alle Standardkomponenten wie Rührer, Stromstörer und Behälter Geometrien hinterlegt sind, erlauben eine schnelle Erzeugung der 3D – Modelle, die als Grundlage für die CFD – Analyse dienen. Die Ergebnisse der Untersuchungen werden in einem fundierten Abschlussbericht mit entsprechenden Empfehlungen, sowie den zugehörigen Ergebnisbildern und Videos dokumentiert. Wir bieten damit von der CFD – Analyse bis zur Auslieferung der Rührwerke alles aus einer Hand an.
Fallbeispiel: Ersetzen eines beschädigten Impeller Rühers durch eine Cryo Lock CBR - Turbine.
Ziel war der Nachweis der Austauschbarkeit beider Rührer bei gegebenen Prozessparametern. Dabei sollten die Hauptströmungen sowie die Energieverteilung möglichst nahe beieinanderliegen, um einen gleichbleibenden Rührprozess zu gewährleisten. Eine Änderung der Drehzahl war aufgrund der gewünschten Weiterverwendung des Rührantriebs ausgeschlossen. Die Berechnung erfolgte unter Zugrundelegung der wesentlichen Produkteigenschaften, wie Dichte und Viskosität. Ergebnis:
Geschwindigkeitsverteilung, vertikaler Schnitt durch den Behälter YouTube
Wie in den beiden Abbildungen ersichtlich, sind die Abweichungen in den Ergebnissen sehr gering. Aufgrund der Untersuchung wurde der Umbau auf einen CBR – Rührer durchgeführt und die positiven prozesstechnischen Auswirkungen vom Betreiber der Anlage bestätigt. Gerne gehen wir auf Ihre individuellen Problemstellungen ein.
