Infoplaner 1-2007 - Cadfem

CADFEM INFOPLANER 1/2007ANSYS Icepak ermöglicht die Betrachtung komplexer physikalischerProbleme. Vielseitige Lösungsmöglichkeiten von Strömungs-und Entwärmungsproblemen können so in nahezuallen Bereichen elektro- und gerätetechnischer Anwendungenuntersucht werden. Auch die Anwendbarkeit des Tools auf ganzandere Bereiche, wie z.B. der Gebäudesimulation, ist möglich.Mittels dreidimensionaler Betrachtung werden Einblicke in dasVerhalten von Strömungen, Temperatur und Druck unter Berücksichtigunglaminarer und turbulenter Vorgänge, Wärmeleitung,Wärmestrahlung und Konvektion sowie stofflicher und physikalischerParameter möglich. Transiente Analysen geben Einblickein das Betriebsverhalten von Anlagen und Systemen, wodurchsich z.B. kritische Zustände und Bedingungen, wie Lüfterausfalloder Umgebungsvariablen, simulieren lassen.Die Erstellung und Bewertung des Untersuchungsgegenstandeswird durch moderne grafische Verfahren unterstützt.Anwendungsbeispiel KühlkörperdimensionierungAm Beispiel der Kühlkörperdimensionierung lassen sich die Möglichkeitenund der effizente Einsatz von ANSYS Icepak darstellen.Grundsätzlich können wir drei Vorgehensweisen zur Auslegungvon Kühlkörpern ausmachen. Immer noch weit verbreitetist die konventionelle Auslegung per Hand. Mittels Berechnungund Abschätzung werden über Netzwerkgleichungen die thermischenWiderstände ermittelt, die es ermöglichen, auf vergleichendeWeise einen Kühlkörper, z.B. aus dem Katalog, zuwählen. Aber ein solches Näherungsverfahren hat seine Tücken.So ist das tatsächliche Verhalten unter Einbaubedingungen oftnur sehr schwer einschätzbar. Auch sind Strömungsverhältnissenicht reproduzierbar und die sekundäre Wärmeleitung und Wärmestrahlungsowie die Beeinflussung durch Nachbarbauteilewerden nicht berücksichtigt.Wie eine anschließende Messung zeigt, weichen Theorie undPraxis dann oft weit voneinander ab. Mittels Messung, als zweitegängige Methode, ist eine Korrektur sicherlich möglich. Jedochist die Messung eine Wiedergabe des jeweiligen Ist-Zustandes amausgewählten Messpunkt. Erkenntnisse und Ableitungen aus denErgebnissen setzen viel Erfahrung und Vorstellungskraft voraus.Die Messung bietet keine optimale Aussage zum Konvektionsverhalten,der Wärmeverteilung oder möglicher Reserven. Bis zumgewünschten Ziel bedingen „Trial and Error“ oft aufwendigeMessreihen und Maßnahmen.Die Kühlkörperdimensionierung mittels CFD-Simulation ermöglichtmit dem Anspruch höchster Genauigkeit die Einbeziehungaller relevanten Randbedingungen und Einflussgrößen.Zeitgleich, realitätsnah und unter Berücksichtigung nahezu allerAbhängigkeiten werden in einem Zug der thermische Widerstand,Stoff- und Wärmeleitwerte, Konvektion, Strahlung undWärmeleitung betrachtet. Unter Berücksichtigung eines genauenDesignabbildes (CAD-Daten), realer Einbaubedingungen (z.B.Gehäuse, Lüfter, …) und realer Einbaulage (Umgebungsbedingungen,Schwerkraftvektor) werden Strömungsverhalten undDruckverlust genauestens bestimmt. So lassen sich z.B. demArbeitspunkt angepasste Lüfter auswählen.Stationäre Betrachtungen ermöglichen so schnelle Aussagen zuKühlleistung, Rückschlüsse auf Sperrschicht- und Oberflächentemperaturund geben Aufschluss über Einspar- und Optimierungspotentiale.Transiente (zeitabhängige) Berechnungen geben z.B. Aufschlussüber das Erwärmungs- und Abkühlverhalten oder das Verhaltenbeim Fahren von Betriebszuständen.Ergebnisse von Zustandwerten, Optimierungen und Variantenstehen schnell für Entscheidungen zur Verfügung.Wo geht die Reise hin?Seit mehr als sechs Jahre bewegt sich DELTA IDL erfolgreich indiesem Aufgabenumfeld. Als Dienstleister mit dem geschildertenSpezialwissen blickt das Unternehmen optimistisch in die Zukunft,denn der Bedarf danach steigt. Aber gerade in solch speziellenAnwendungsfeldern wie der Strömungssimulation und der Wärmefeldberechnungist die Anschaffung des Equipments und dieMitarbeiterqualifizierung durchaus mit signifikanten Investitionenverbunden.Diejenigen, die sich für den Einsatz von ANSYS Icepak im eigenenUnternehmen entscheiden, werden von DELTA IDL unterstütztund auf dem Weg begleitet.Selbstverständlich besteht als einer der ersten Icepak-Anwenderin Deutschland eine besondere Beziehung zu den Entwicklern,die auch in der neuen Struktur – unter dem ANSYSDach – beibehalten und gepflegt werden soll. DELTA IDL siehtseine Aufgaben innerhalb einer Partnerschaft mit CADFEM inder Unterstützung der Kunden bei Einstieg, Support und Projekten.Untersuchungen und Optimierung zur temperaturabhängigenBauteilanordnung auf einem BoardAutorAndre Runge, DELTA IDL GmbHAnsprechpartner bei CADFEM für ANSYS IcepakUdo KillatTel. +49 (0)8092-7005-23E-Mail ukillat@cadfem.de23Anwendungen & Technologie