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Bild 1: Mit Hilfe von CFD-Simu\u00adla\u00adtion wird die Lauf\u00adrad\u00adgeo\u00adme\u00adtrie der Venti\u00adla\u00adtoren st\u00e4ndig verbes\u00adsert \u2013 f\u00fcr mehr Effi\u00adzienz und eine bessere Durch\u00adstr\u00f6\u00admung. (Bild | ebm-papst)<\/p><\/div><\/div>\n
Poten\u00adtial der Simu\u00adla\u00adtion im Produk\u00adten\u00adwick\u00adlungs\u00adpro\u00adzess<\/h2>\n
Die Simu\u00adla\u00adtion der Str\u00f6\u00admungs\u00adme\u00adchanik macht Str\u00f6\u00admungen und Str\u00f6\u00admungs\u00adgr\u00f6\u00dfen wie Druck oder Geschwin\u00addig\u00adkeit im gesamten berech\u00adneten Gebiet sichtbar. Mess\u00adtech\u00adnisch ist es oft gar nicht m\u00f6glich an bestimmten Stellen zu messen, bzw. beein\u00adflussen die Mess\u00adin\u00adstru\u00admente unter Umst\u00e4nden die Str\u00f6\u00admung, oder es sind eine Viel\u00adzahl von Mess\u00adsen\u00adsoren und -methoden notwendig, um vergleich\u00adbare Infor\u00adma\u00adtionen zu erhalten. Der resul\u00adtie\u00adrende Mess\u00adaufbau ist dann entspre\u00adchend komplex und teuer. Zudem muss bereits ein Muster\u00adger\u00e4t aufge\u00adbaut sein, das vermessen werden kann. Wird w\u00e4hrend eines solchen Tests dann eine ung\u00fcns\u00adtige Str\u00f6\u00admungs\u00adsi\u00adtua\u00adtion im Ger\u00e4t gefunden, kann diese im Rahmen eines Rede\u00adsigns aus Zeit- und Kosten\u00adgr\u00fcnden oft erst beim Nach\u00adfol\u00adge\u00adpro\u00addukt umge\u00adsetzt werden.<\/p>\n
Besser ist es deshalb die Einbau\u00adsi\u00adtua\u00adtion bereits in den fr\u00fchen Entwick\u00adlungs\u00adphasen eines Kunden\u00adge\u00adr\u00e4ts str\u00f6\u00admungs\u00adtech\u00adnisch zu simu\u00adlieren. Dies erm\u00f6g\u00adlicht ein flexi\u00adbles Reagieren auf aero\u00addy\u00adna\u00admi\u00adsche Schw\u00e4\u00adchen im Design, indem der digi\u00adtale Prototyp des Kunden noch vor dem tats\u00e4ch\u00adli\u00adchen Aufbau eines ersten Musters opti\u00admiert werden kann. Zur Beur\u00adtei\u00adlung der Qualit\u00e4t ange\u00adpasster Design\u00adva\u00adri\u00adanten bildet das Berech\u00adnungs\u00ader\u00adgebnis des Ist-Standes die Grund\u00adlage.<\/p>\n
So wird fr\u00fch\u00adzeitig gew\u00e4hr\u00adleistet, dass der verbaute Venti\u00adlator wirk\u00adlich mit den gew\u00fcnschten Eigen\u00adschaften arbeitet, ohne dass bereits hohe Kosten entstanden sind. Es lohnt sich also in einem fr\u00fchen Entwick\u00adlungs\u00adsta\u00addium die M\u00f6glich\u00adkeiten von CFD zu nutzen. (Bild 2).<\/p>\n
![](\"https:\/\/ebmpapst-7237.kxcdn.com\/de\/files\/2022\/09\/Bild_2_bevorzugtes_einsatzgebiet_CFD_DE-960x563.jpg\")
Bild 2: Idea\u00adler\u00adweise steht die Nutzung der Simu\u00adla\u00adtion m\u00f6glichst am Anfang eines Projektes, damit L\u00f6sungs\u00adva\u00adri\u00adanten fr\u00fch\u00adzeitig bewertet werden k\u00f6nnen. (Bild | ebm-papst)<\/p><\/div><\/div>\n
Simu\u00adla\u00adtion als Dienst\u00adleis\u00adtung<\/h2>\n
Mit Hilfe von CFD lassen sich die Str\u00f6\u00admungs\u00adver\u00adh\u00e4lt\u00adnisse im Kunden\u00adger\u00e4t berechnen, visua\u00adli\u00adsieren und verbes\u00adsern oder auch unter\u00adschied\u00adliche Konzepte mitein\u00adander verglei\u00adchen. Ener\u00adgie\u00adver\u00adbrauch und Ger\u00e4usch eines Venti\u00adla\u00adtors k\u00f6nnen sich deut\u00adlich ver\u00e4n\u00addern, je nachdem wie das Geh\u00e4use die Durch\u00adstr\u00f6\u00admung beg\u00fcns\u00adtigt, ob beispiels\u00adweise axial von vorne ange\u00adsaugt wird, radial von allen Seiten oder einseitig. In schlechten F\u00e4llen kann sich dadurch die Leis\u00adtungs\u00adauf\u00adnahme verdop\u00adpeln, bzw. der Wirkungs\u00adgrad halbieren und auch der Ger\u00e4usch\u00adpegel signi\u00adfi\u00adkant erh\u00f6hen. Dabei hilft CFD die str\u00f6\u00admungs\u00adtech\u00adni\u00adschen Gege\u00adben\u00adheiten im Ger\u00e4t zu verstehen (Bild 3).<\/p>\n
![](\"https:\/\/ebmpapst-7237.kxcdn.com\/de\/files\/2022\/09\/Bild_3_Visualisierung_Belueftungsgeraet_CFD_DE.jpg\")
Bild 3: Visua\u00adli\u00adsie\u00adrung der Durch\u00adstr\u00f6\u00admung in einem Bel\u00fcf\u00adtungs\u00adger\u00e4t. (Bild | ebm-papst)<\/p><\/div><\/div>\n
Bevor mit der Simu\u00adla\u00adtion begonnen wird, sollte zun\u00e4chst das Ziel defi\u00adniert und einige Fragen beant\u00adwortet werden. Muss ein W\u00e4rme\u00adtau\u00adscher m\u00f6glichst gleich\u00adm\u00e4\u00dfig durch\u00adstr\u00f6mt werden? Soll die Simu\u00adla\u00adtion Druck\u00adver\u00adluste aufsp\u00fcren? M\u00f6chte der Kunde gene\u00adrell die Auswahl des Venti\u00adla\u00adtors \u00fcber\u00adpr\u00fcfen? Soll das Ger\u00e4t, in dem der Venti\u00adlator arbeitet, m\u00f6glichst leise sein? Sind solche Fragen gekl\u00e4rt, liefern die 3D-CAD-Daten und der zu erwar\u00adtende Betriebs\u00adpunkt (Druck, Volu\u00admen\u00adstrom, Dreh\u00adzahl) des Venti\u00adla\u00adtors, die Basis f\u00fcr die Simu\u00adla\u00adtion. Hinzu kommen Kenn\u00adli\u00adnien beispiels\u00adweise von den im Ger\u00e4t verbauten Filtern, W\u00e4rme\u00adtau\u00adschern oder Schutz\u00adgit\u00adtern. Die Daten werden berei\u00adnigt und unn\u00f6\u00adtige Details entfernt (Clea\u00adning).<\/p>\n
Dann wird die Simu\u00adla\u00adtion im soge\u00adnannten Prepro\u00adces\u00adsing vorbe\u00adreitet. Das hei\u00dft, es werden bestimmte Rand\u00adbe\u00addin\u00adgungen vorge\u00adgeben und die Geome\u00adtrien vernetzt. Die Netz\u00adstruktur unter\u00adteilt den durch\u00adstr\u00f6mten Raum in viele einzelne Zellen, auf deren Basis die mathe\u00adma\u00adti\u00adsche Berech\u00adnung statt\u00adfindet. Die Simu\u00adla\u00adtionen laufen anschlie\u00ad\u00dfend auf den Hoch\u00adleis\u00adtungs\u00adrech\u00adnern, die in einem Server\u00adraum im ebm-papst Werk in Hollen\u00adbach stehen.<\/p>\n
Praxis\u00adbei\u00adspiele: Opti\u00admie\u00adrungs\u00adpo\u00adten\u00adtiale nutzen<\/h2>\n
Anhand der Simu\u00adla\u00adti\u00adons\u00ader\u00adgeb\u00adnisse sch\u00e4tzen die Inge\u00adnieure dann die Opti\u00admie\u00adrungs\u00adpo\u00adten\u00adtiale ab und erar\u00adbeiten konkrete Verbes\u00adse\u00adrungs\u00advor\u00adschl\u00e4ge. Ein Kunde entwi\u00adckelte beispiels\u00adweise ein Luft\u00adrei\u00adni\u00adgungs\u00adger\u00e4t, in dem der Venti\u00adlator dr\u00fcckend einge\u00adsetzt werden sollte. Die Simu\u00adla\u00adtion zeigte jedoch gro\u00dfe Turbu\u00adlenzen (Bild 4), wodurch sich die Leis\u00adtungs\u00adauf\u00adnahme im Betriebs\u00adpunkt erh\u00f6hte. Den Venti\u00adlator saugend einzu\u00adsetzen, also seine Einbau\u00adpo\u00adsi\u00adtion zu ver\u00e4n\u00addern, erwies sich hier als hilf\u00adreich. Die Luft\u00addurch\u00adstr\u00f6\u00admung ist nun sehr gleich\u00adm\u00e4\u00dfig, die Leis\u00adtungs\u00adauf\u00adnahme sinkt und wirkt sich gleich\u00adzeitig positiv auf das Betriebs\u00adge\u00adr\u00e4usch aus.<\/p>\n
![](\"https:\/\/ebmpapst-7237.kxcdn.com\/de\/files\/2022\/09\/Vergleich-Luftreinigungsgeraet-1-DE-660x660.jpg\")
<\/div>Bild 4a: Bei einem Luft\u00adrei\u00adni\u00adgungs\u00adger\u00e4t lie\u00df sich durch \u00c4nde\u00adrung der Venti\u00adla\u00adtor\u00adein\u00adbau\u00adsi\u00adtua\u00adtion die Durch\u00adstr\u00f6\u00admung deut\u00adlich verbes\u00adsern... <\/p><\/div>\n
![](\"https:\/\/ebmpapst-7237.kxcdn.com\/de\/files\/2022\/09\/Vergleich-Luftreinigungsgeraet-2-DE-660x660.jpg\")
<\/div>Bild 4b: ... Die Leis\u00adtungs\u00adauf\u00adnahme sank und das Ger\u00e4t arbeitet leiser. <\/p><\/div>\n<\/div>\n
Ein weiteres Beispiel: Bei einer W\u00e4rme\u00adpumpe lie\u00df sich mit Hilfe der Simu\u00adla\u00adti\u00adons\u00ader\u00adgeb\u00adnisse die Effi\u00adzienz deut\u00adlich verbes\u00adsern. Dank geome\u00adtri\u00adscher \u00c4nde\u00adrungen sanken die Druck\u00adver\u00adluste im Ger\u00e4t um insge\u00adsamt 17 Prozent. Dabei wurden einzelne Teil\u00adbe\u00adreiche im Ger\u00e4t jeweils getrennt bewertet und das Produkt\u00adde\u00adsign entspre\u00adchend ange\u00adpasst. Auch hier hat der Anwender von den M\u00f6glich\u00adkeiten der CFD Berech\u00adnung profi\u00adtiert.<\/p>\n
Diese Beispiele zeigen, dass es sich f\u00fcr Endge\u00adr\u00e4\u00adte\u00adher\u00adsteller lohnt, auf die nume\u00adri\u00adsche Str\u00f6\u00admungs\u00adsi\u00admu\u00adla\u00adtion zu setzen, und diese schon im fr\u00fchen Entwick\u00adlungs\u00adsta\u00addium anzu\u00adwenden, um nach\u00adtr\u00e4g\u00adliche Entwick\u00adlungs\u00adkosten zu vermeiden. ebm-papst unter\u00adst\u00fctzt hier mit seiner lang\u00adj\u00e4h\u00adrigen CFD-Erfah\u00adrung und bietet solche Auswer\u00adtungen und Berech\u00adnungen an, damit die Venti\u00adla\u00adtoren in der Anwen\u00addung so effi\u00adzient wie m\u00f6glich arbeiten. Bereits durch kleine Opti\u00admie\u00adrungen der Einbau\u00adsi\u00adtua\u00adtion, k\u00f6nnen Druck\u00adver\u00adluste redu\u00adziert, die Effi\u00adzienz erh\u00f6ht oder Lauf\u00adge\u00adr\u00e4u\u00adsche mini\u00admiert werden.<\/p>\n
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Beim Motoren- und Venti\u00adla\u00adto\u00adren\u00adher\u00adsteller ebm-papst geh\u00f6rt die nume\u00adri\u00adsche Str\u00f6\u00admungs\u00adtechnik und Simu\u00adla\u00adtion zum Entwick\u00adlungs\u00adalltag. Seit vielen Jahren arbeiten die Inge\u00adnieure bei der Entwick\u00adlung ihrer Venti\u00adla\u00adtoren mit leis\u00adtungs\u00adf\u00e4\u00adhigen CFD-Tools, nicht nur bei der Opti\u00admie\u00adrung komplexer Lauf\u00adrad\u00adgeo\u00adme\u00adtrien (Bild 1), sondern auch bei K\u00fchl\u00adkon\u00adzepten f\u00fcr Motor und Elek\u00adtronik oder im Rahmen akus\u00adti\u00adscher Unter\u00adsu\u00adchungen zum Ger\u00e4usch\u00adver\u00adhalten. Kunden profi\u00adtieren von der [\u2026]<\/p>\n","protected":false},"author":37,"featured_media":0,"comment_status":"open","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_acf_changed":false,"wp_typography_post_enhancements_disabled":false,"footnotes":""},"categories":[15],"tags":[216,212,34,215,214,213,69,71],"class_list":["post-26203","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-ventilatoren","tag-axieco","tag-cfd","tag-effizienz","tag-hyblade","tag-laufradgeometrie","tag-messtechnik","tag-simulation","tag-stromungstechnik"],"acf":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/mag.ebmpapst.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/26203","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/mag.ebmpapst.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/mag.ebmpapst.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/mag.ebmpapst.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/users\/37"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/mag.ebmpapst.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=26203"}],"version-history":[{"count":38,"href":"https:\/\/mag.ebmpapst.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/26203\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":26277,"href":"https:\/\/mag.ebmpapst.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/26203\/revisions\/26277"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/mag.ebmpapst.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=26203"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/mag.ebmpapst.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=26203"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/mag.ebmpapst.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=26203"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}