{"id":16385,"date":"2024-04-18T09:16:50","date_gmt":"2024-04-18T07:16:50","guid":{"rendered":"https:\/\/www.bechtle-plm.com\/?post_type=glossar&p=16385"},"modified":"2024-04-18T09:16:50","modified_gmt":"2024-04-18T07:16:50","slug":"stroemungsmechanik","status":"publish","type":"glossar","link":"https:\/\/www.bechtle-plm.com\/glossar\/stroemungsmechanik\/","title":{"rendered":"Str\u00f6mungsmechanik"},"content":{"rendered":"\n

Str\u00f6mungsmechanik<\/strong><\/h1>\n\n\n\n

Was ist Str\u00f6mungsmechanik?<\/h2>\n\n\n\n

Die Str\u00f6mungsmechanik<\/strong> ist ein Bereich der Physik und Ingenieurwissenschaften, der sich mit dem Verhalten von Fluiden (Fl\u00fcssigkeiten und Gasen) befasst, wenn sie sich bewegen oder ruhen. Sie untersucht die grundlegenden Prinzipien, die die Str\u00f6mung von Fluiden in verschiedenen Umgebungen und unter verschiedenen Bedingungen beeinflussen. Die Str\u00f6mungsmechanik spielt eine wichtige Rolle in vielen Bereichen, darunter Ingenieurwissenschaften, Umweltwissenschaften, Luft- und Raumfahrt, Medizin, Energieerzeugung und mehr.<\/p>\n\n\n\n

<\/p>\n\n\n\n

\"Str\u00f6mungssimulation-1\"<\/figure>\n\n\n\n

Bestandteile der Str\u00f6mungsmechanik<\/h3>\n\n\n\n

Die Str\u00f6mungsmechanik besch\u00e4ftigt sich mit verschiedenen Aspekten der Fluidbewegung, darunter:<\/p>\n\n\n\n

Stromlinien und Str\u00f6mungsmuster<\/strong>: Sie analysiert die Str\u00f6mungsmuster von Fluiden, wie z.B. laminare und turbulente Str\u00f6mungen, Wirbelbildung und -interaktionen sowie andere komplexe Muster.<\/p>\n\n\n\n

Druck- und Geschwindigkeitsverteilung<\/strong>: Sie untersucht, wie Druck und Geschwindigkeit in einem Fluid variieren und wie diese Eigenschaften von Geometrie, Geschwindigkeit und anderen Faktoren beeinflusst werden.<\/p>\n\n\n\n

Widerstand und Auftrieb<\/strong>: Die Str\u00f6mungsmechanik erkl\u00e4rt die Kr\u00e4fte, die auf K\u00f6rper wirken, wenn sie sich durch ein Fluid bewegen. Der Widerstand ist die Kraft, die die Bewegung verlangsamt, w\u00e4hrend der Auftrieb die aufw\u00e4rts gerichtete Kraft ist, die einen K\u00f6rper in einem Fluid tr\u00e4gt.<\/p>\n\n\n\n

Str\u00f6mungsinstabilit\u00e4ten<\/strong>: Sie untersucht, wie und warum Fl\u00fcssigkeiten oder Gase instabil werden und sich in komplexen Mustern oder Turbulenzen bewegen k\u00f6nnen.<\/p>\n\n\n\n

W\u00e4rme\u00fcbertragung<\/strong>: Die Str\u00f6mungsmechanik ber\u00fccksichtigt den Transport von W\u00e4rme in einem Fluid, sei es durch Konvektion oder andere Mechanismen.<\/p>\n\n\n\n

Mehrphasenstr\u00f6mungen<\/strong>: Sie betrachtet die Bewegung von verschiedenen Phasen (Feststoffe, Fl\u00fcssigkeiten, Gase) innerhalb eines Systems, wie es z.B. in sch\u00e4umenden Fl\u00fcssigkeiten oder in Sprays auftritt.<\/p>\n\n\n\n

Die Str\u00f6mungsmechanik kann analytisch, experimentell oder numerisch (durch Simulationen) untersucht werden. Mathematische Gleichungen wie die Navier-Stokes-Gleichungen bilden die Grundlage f\u00fcr die theoretische Analyse von Str\u00f6mungsph\u00e4nomenen. Experimentelle Methoden verwenden Laborausr\u00fcstung, um reale Str\u00f6mungsph\u00e4nomene zu untersuchen. Numerische Methoden, wie die numerische Str\u00f6mungssimulation (CFD), nutzen Computermodelle, um das Verhalten von Fluiden in verschiedenen Umgebungen virtuell zu simulieren.<\/p>\n\n\n\n

Was ist numerische Str\u00f6mungsmechanik?<\/h2>\n\n\n\n

Die numerische Str\u00f6mungsmechanik (englisch: Computational Fluid Dynamics, CFD) ist ein Zweig der Str\u00f6mungsmechanik, der sich mit der Anwendung von numerischen Methoden und Computersimulationen besch\u00e4ftigt, um das Verhalten von Fluiden (Fl\u00fcssigkeiten und Gase) in verschiedenen Umgebungen zu analysieren und vorherzusagen. Die numerische Str\u00f6mungsmechanik nutzt mathematische Modelle und Computer-Algorithmen, um die Bewegung, Geschwindigkeit, Druckverteilung, Temperaturverteilung und andere Eigenschaften von Fluidstr\u00f6mungen zu simulieren.<\/p>\n\n\n\n

Bestandteile der numerischen Str\u00f6mungsmechanik<\/h3>\n\n\n\n

Die numerische Str\u00f6mungsmechanik umfasst folgende Aspekte:<\/p>\n\n\n\n

Diskretisierung der Gleichungen<\/strong>: Die grundlegenden Gleichungen der Str\u00f6mungsmechanik, wie die Navier-Stokes-Gleichungen, werden in diskrete Formen umgewandelt, um sie auf einem diskreten Gitter (Mesh) zu l\u00f6sen. Diese Gleichungen beschreiben den Zusammenhang zwischen Geschwindigkeit, Druck und anderen Parametern in einem Fluid.<\/p>\n\n\n\n

Numerische L\u00f6sung<\/strong>: Die diskretisierten Gleichungen werden auf dem Gitter unter Verwendung von numerischen Methoden wie der Finite-Volumen-Methode oder der Finite-Elemente-Methode gel\u00f6st. Diese Methoden approximieren die Differentialgleichungen durch algebraische Gleichungen, die auf einem Computer gel\u00f6st werden k\u00f6nnen.<\/p>\n\n\n\n

Gittergenerierung<\/strong>: Die Erzeugung des numerischen Gitters ist ein wichtiger Schritt. Das Gitter teilt den Simulationsraum in kleine Kontrollvolumen oder Zellen auf, auf denen die Gleichungen gel\u00f6st werden. Die Qualit\u00e4t und Feinheit des Gitters beeinflussen die Genauigkeit der Simulation.<\/p>\n\n\n\n

Randbedingungen<\/strong>: Die Bedingungen an den R\u00e4ndern des Gitters werden festgelegt, um das Verhalten der Str\u00f6mung zu beeinflussen. Dies k\u00f6nnen Eintrittsgeschwindigkeiten, Druckprofile oder andere Parameter sein.<\/p>\n\n\n\n

Zeitschrittintegration<\/strong>: Wenn die Str\u00f6mung instation\u00e4r ist (\u00fcber die Zeit hinweg variiert), werden die Gleichungen in kleinen Zeitschritten gel\u00f6st, um die zeitliche Entwicklung der Str\u00f6mung zu verfolgen.<\/p>\n\n\n\n

Postprocessing und Visualisierung<\/strong>: Die Ergebnisse der Simulation werden analysiert und visualisiert. Das k\u00f6nnen Geschwindigkeitsprofile, Druckverteilungen, Wirbelstrukturen und andere Parameter sein.<\/p>\n\n\n\n

Die numerische Str\u00f6mungsmechanik wird in vielen Branchen eingesetzt, um Produkte zu optimieren, Designentscheidungen zu treffen, Effizienz zu verbessern, Sicherheit zu gew\u00e4hrleisten und mehr. Sie erm\u00f6glicht die Untersuchung komplexer Str\u00f6mungsph\u00e4nomene, die analytisch oder experimentell oft schwer zu erfassen w\u00e4ren.<\/p>\n\n\n\n

WAS IST CFD-SOFTWARE?<\/h2>\n\n\n\n

CFD-Software bezeichnet eine spezielle Form von Computersoftware, die gezielt entwickelt wurde, um numerische Str\u00f6mungssimulationen (CFD-Simulationen) durchzuf\u00fchren. Diese Software erm\u00f6glicht Ingenieuren, Wissenschaftlern und Forschern die Analyse, Vorhersage und Visualisierung komplexer Str\u00f6mungsph\u00e4nomene in verschiedenen Anwendungsbereichen. Die CFD-Software stellt Instrumente zur Modellierung und Simulation von Fluidstr\u00f6mungen zur Verf\u00fcgung, indem sie numerische Methoden und Algorithmen einsetzt. Im Folgenden finden Sie einige der Merkmale und Eigenschaften von CFD-Software:<\/p>\n\n\n\n

Geometriemodellierung<\/strong>: CFD-Software gestattet die Erstellung und Anpassung von geometrischen Modellen von Komponenten, Systemen oder Umgebungen, in denen Str\u00f6mung auftritt. Diese Modelle dienen als Grundlage f\u00fcr die Simulation.<\/p>\n\n\n\n

Netzgenerierung (Gittergenerierung)<\/strong>: Die Software erzeugt entweder automatisch oder manuell ein numerisches Gitter (Mesh), das den Simulationsraum in kleine Kontrollvolumen oder Zellen aufteilt. Die Qualit\u00e4t und Dichte des Gitters beeinflussen die Genauigkeit der Simulationsergebnisse.<\/p>\n\n\n\n

Solver<\/strong>: In der Software sind Algorithmen enthalten, um die Navier-Stokes-Gleichungen und andere relevante Gleichungen der Str\u00f6mungsmechanik numerisch zu l\u00f6sen. Verschiedene L\u00f6sungsans\u00e4tze wie die Finite-Volumen-Methode oder die Finite-Elemente-Methode werden in den CFD-Solvern implementiert.<\/p>\n\n\n\n

Randbedingungen<\/strong>: Benutzer k\u00f6nnen die Randbedingungen definieren, die die Str\u00f6mung beeinflussen, wie Eintrittsgeschwindigkeiten, Druckprofile und Temperaturprofile. Diese Randbedingungen werden in die Simulation integriert.<\/p>\n\n\n\n

Postprocessing und Visualisierung<\/strong>: Die CFD-Software erm\u00f6glicht die Analyse und Visualisierung der Simulationsergebnisse. Hierzu geh\u00f6ren die Erstellung von Diagrammen, Plots, Animationen und farblichen Darstellungen von Str\u00f6mungsparametern.<\/p>\n\n\n\n

Validierung und Vergleich mit experimentellen Daten<\/strong>: Einige CFD-Software bietet die M\u00f6glichkeit, die Simulationsergebnisse mit experimentellen Daten zu vergleichen, um die Genauigkeit der verwendeten Modelle zu \u00fcberpr\u00fcfen.<\/p>\n\n\n\n

Breites Anwendungsspektrum<\/strong>: CFD-Software wird in verschiedenen Industriezweigen genutzt, darunter Luft- und Raumfahrt, Automobilbau, Energieerzeugung, Umweltwissenschaften, Medizin und mehr.<\/p>\n\n\n\n

Simulation komplexer Str\u00f6mungsph\u00e4nomene<\/strong>: CFD-Software kann turbulente Str\u00f6mungen, W\u00e4rme\u00fcbertragung, chemische Reaktionen, Mehrphasenstr\u00f6mungen und andere komplexe Ph\u00e4nomene simulieren.<\/p>\n\n\n\n

CFD-SOFTWARE VON Bechtle PLM<\/h2>\n\n\n\n

SOLIDWORKS Flow Simulation<\/h3>\n\n\n\n
\"SOLIDWORKS-Flow-Simulation\"<\/figure>\n\n\n\n

SOLIDWORKS Flow Simulation<\/a> ist eine intuitiv zu handhabende L\u00f6sung f\u00fcr numerische Str\u00f6mungsmechanik (CFD), die in SOLIDWORKS 3D CAD eingebettet ist und mit der Sie schnell und einfach Fl\u00fcssigkeits- und Gasstr\u00f6mungen in Ihren Konstruktionen simulieren und somit die Leistungsf\u00e4higkeit berechnen k\u00f6nnen.
 <\/p>\n\n\n\n

3DEXPERIENCE Works Computational Fluid Dynamics<\/h3>\n\n\n\n

3DEXPERIENCE Works Simulation bietet Ihnen eine robuste und intuitive Fluid Flow-L\u00f6sung, um effizient den Fluidfluss und die thermische Leistung von Produkten untersuchen k\u00f6nnen, indem sie Computational Fluid Dynamics (CFD) zur Beschleunigung von Produktinnovationen verwenden.<\/p>\n\n\n\n

XFlow<\/h3>\n\n\n\n

Die hochmoderne Technologie von XFlow erm\u00f6glicht komplexe CFD-Workflows mit hochfrequenten transienten Simulationen mit realen bewegten Geometrien, komplexen Mehrphasenstr\u00f6mungen, freie Oberfl\u00e4chenstr\u00f6mungen und Fluid-Struktur-Interaktionen.<\/p>\n\n\n\n

Einsatzbereiche der Str\u00f6mungsmechanik<\/h2>\n\n\n\n

Die Str\u00f6mungsmechanik findet in einer Vielzahl von Anwendungsbereichen Anwendung, da sie uns ein besseres Verst\u00e4ndnis f\u00fcr das Verhalten von Fluiden in unterschiedlichen Umgebungen vermittelt. Hier sind einige der Hauptanwendungsbereiche der Str\u00f6mungsmechanik:<\/p>\n\n\n\n

Luft- und Raumfahrtindustrie<\/strong>: Str\u00f6mungsmechanik wird verwendet, um die Aerodynamik von Flugzeugen, Hubschraubern und Raumfahrzeugen zu analysieren und zu optimieren. Dies hilft bei der Verbesserung der Effizienz, Stabilit\u00e4t und Sicherheit von Flugzeugen.<\/p>\n\n\n\n

Automobilindustrie<\/strong>: In der Automobilbranche wird die Str\u00f6mungsmechanik genutzt, um die Aerodynamik von Fahrzeugen zu optimieren, den Kraftstoffverbrauch zu reduzieren und den Fahrkomfort zu verbessern.<\/p>\n\n\n\n

Energieerzeugung<\/strong>: Str\u00f6mungsmechanik wird verwendet, um die Effizienz von Energieerzeugungssystemen wie Windkraftanlagen, Wasserkraftwerken und thermischen Kraftwerken zu steigern. Sie hilft bei der Gestaltung effizienter Turbinen und K\u00fchlsysteme.<\/p>\n\n\n\n

Umweltwissenschaften<\/strong>: Str\u00f6mungsmechanik hilft bei der Vorhersage der Ausbreitung von Schadstoffen, Abw\u00e4ssern oder Schwebstoffen in Gew\u00e4ssern und der Atmosph\u00e4re. Dadurch k\u00f6nnen Umweltauswirkungen besser verstanden und minimiert werden.<\/p>\n\n\n\n

Bauwesen<\/strong>: Die Str\u00f6mungsmechanik erm\u00f6glicht die Analyse der Windlasten auf Geb\u00e4uden, Br\u00fccken und anderen Bauwerken. Dadurch k\u00f6nnen sicherere und widerstandsf\u00e4higere Strukturen entwickelt werden.<\/p>\n\n\n\n

Medizin<\/strong>: Str\u00f6mungsmechanik wird genutzt, um die Str\u00f6mung von Blut in Arterien und Venen zu analysieren, Herzklappenfunktionen zu verstehen und die Auswirkungen von medizinischen Implantaten zu bewerten.<\/p>\n\n\n\n

Chemie- und Pharmaindustrie<\/strong>: In der Chemie- und Pharmaproduktion kann die Str\u00f6mungsmechanik zur Optimierung von Mischprozessen, Reaktordesigns und zur Verbesserung von Produktionsprozessen verwendet werden.<\/p>\n\n\n\n

Aerospace Engineering<\/strong>: In der Luft- und Raumfahrttechnik wird die Str\u00f6mungsmechanik eingesetzt, um Raketen- und Raumfahrzeugdesigns zu optimieren, den Wiedereintritt in die Atmosph\u00e4re zu simulieren und thermische Belastungen zu analysieren.<\/p>\n\n\n\n

Sportindustrie<\/strong>: Str\u00f6mungsmechanik kann genutzt werden, um die Aerodynamik von Sportger\u00e4ten wie Fahrr\u00e4dern, Skiausr\u00fcstung und Rennfahrzeugen zu verbessern.<\/p>\n\n\n\n

Lebensmittelindustrie<\/strong>: Die Str\u00f6mungsmechanik wird in der Lebensmittelverarbeitung verwendet, um den W\u00e4rme- und Stofftransport bei der K\u00fchlung, Erhitzung und Mischung von Lebensmitteln zu optimieren.<\/p>\n\n\n\n

Diese Beispiele verdeutlichen, wie breit das Anwendungsspektrum der Str\u00f6mungsmechanik ist und wie sie dazu beitr\u00e4gt, technische L\u00f6sungen zu entwickeln, die effizienter, sicherer und umweltfreundlicher sind.<\/p>\n","protected":false},"author":19,"parent":0,"menu_order":0,"template":"","meta":{"_acf_changed":false,"inline_featured_image":false,"greyd_block_editor_preview":[]},"glossar_category":[290],"glossar_tag":[],"class_list":["post-16385","glossar","type-glossar","status-publish","hentry","glossar_category-s"],"acf":[],"yoast_head":"\nWas ist (numerische) Str\u00f6mungsmechanik?<\/title>\n<meta name=\"description\" content=\"Die Str\u00f6mungsmechanik ist ein Bereich der Physik & Ingenieurwissenschaften, der sich mit dem Verhalten von Fluiden befasst, wenn sie sich bewegen \/ ruhen.\" \/>\n<meta name=\"robots\" content=\"index, follow, max-snippet:-1, max-image-preview:large, max-video-preview:-1\" \/>\n<link rel=\"canonical\" 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