Numerische Strömungsmechanik.

Die numerische Strömungsberechnung wird heutzutage in allen Ingenieursbereichen und Wissenschaftsthemen eingesetzt, in denen bewegte Fluide analysiert werden müssen. Im Ingenieurswesen wird vor allem das Strömungsprofil des Fluids untersucht, um bereits in der Designphase mögliche Designfehler zu beheben und zu optimieren. Andere Einsatzgebiete sind beispielsweise die Berechnung der Vermischung verschiedener Spezies, die Analyse der Temperaturverteilung in Wärmeübertragungsthematiken oder die Spannungsberechnung in Festkörpern aufgrund von Kräften. Ein großer Vorteil der numerische Simulation ist die Darstellung von physikalischen Größen im gesamten 3D Modell wie beispielsweise dem Geschwindigkeits- oder Temperaturfeld. Dies ist vor allem dann von Vorteil, wenn es nicht möglich ist diese messtechnisch zu erfassen: Erstarrungsprofil von flüssigem Metall. 

Die numerische Simulation wird nicht nur zur Optimmierung eingesetzt, sondern auch von Ingenieuren dazu verwendet die  physikalischen Effekte besser zu verstehen und aus den neuen Erkenntnissen neue Entwicklungen einzuleiten. Ferner ist es möglich, die Simulation mit einem numerischen Optimierer zu koppeln, um aus einem Parameterset, lokale oder globale Extrempunkte zu ermitteln.

Die numerische Strömungsanalyse (CFD) findet in immer mehr wirtschaftsbereichen Einzug und unterstützt die Entwicklungsarbeiten verschiedenster Industriebranchen wie beispielsweise im Bereich der Verfahrenstechnik, Biomedizin, Chemie, Verbrennung, Gebäudetechnologie und vielen weiteren Ingenieursbereichen.

Darstellung der Strömungsgrößen.

Während der numerischen Berechnung können die erhaltenen Daten individuell gespeichert werden. Die physikalischen Größen können anschließend im Post-Processing genau analyisiert und Erkenntnisse abgeleitet werden. Die Auswertung kann dabei an jeder belieben 3D Position erfolgen. Dies ermögicht es nicht-messbare Größen darzustellen und physikalische Zusammenhänge genauer und fundierter zu verstehen. 
Das nebenstehende Video zeigt die Visualisierung der bewegten Wassersäule und parallel dazu das Geschwindigkeitsfeld beider Fluide (Wasser & Luft). 

Validierung der Ergebnisse.

While numerical investigations encourage to believe the data due to the colorful analysis, well-based expertise of the underlying mathematics and numerics is essential. New fields of studies ordinarily need a comparison of the numerical data against measurement data. During a matching, insufficiency within the used model can be analyzed and corrected.
The validation and verification of numerical data lead to sustainable and reliable investigations for research institutes and companies and is an essential part of developing new models or implementing new theory into numerical software packages.

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Numerische Simulation.

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