Fluid-Struktur-Interaktion (FSI)
Strömungskräfte und mechanische Verformungen beeinflussen sich oft gegenseitig. Wir koppeln Strömungsmechanik (CFD) nahtlos mit der Strukturmechanik (FEM):
- Einseitige Kopplung (One-Way FSI): Berechnung von Windlasten oder Strömungsdrücken (z. B. auf Gebäudefassaden oder Rohrleitungen), die anschließend als statische Last auf das Bauteil wirken, um die Festigkeit nachzuweisen.
- Zweiseitige Kopplung (Two-Way FSI): Wenn das Fluid das Bauteil verformt und diese Verformung wiederum die Strömung verändert (z. B. bei flexiblen Ventilen, Membranen oder flatternden Tragflächen). Wir simulieren diese dynamische Wechselwirkung hochpräzise.
Aeroakustik: Strömungsinduzierter Lärm
Luftströmungen sind eine der Hauptursachen für störende Geräusche. Wir verknüpfen die Turbulenzmodellierung der CFD direkt mit der akustischen Wellenausbreitung:
- Lärmquellen-Identifikation: Wir berechnen strömungsinduzierte Schallquellen, wie das Pfeifen von Wind an Profilen, Strömungsgeräusche in Lüftungskanälen oder Lärm an Ventilatoren.
- Schallausbreitung: Das berechnete Strömungsrauschen wird als akustische Quelle definiert, um den Schalldruckpegel in der Umgebung (z. B. im Fahrzeuginnenraum oder im Freifeld) zu ermitteln und durch Designänderungen zu minimieren.
Thermomechanik & Elektromagnetische Erwärmung
Thermische Ausdehnung ist der Feind jeder präzisen Baugruppe. Wir koppeln Wärmetransport mit Strukturmechanik und, wenn nötig, Elektromagnetik:
- Thermische Spannungen: Simulation von Verformungen und Spannungsspitzen, die durch Temperaturgradienten oder unterschiedliche Ausdehnungskoeffizienten (CTE) entstehen.
- Joule-Erwärmung (Stromwärme): In der Leistungselektronik oder Batterietechnik koppeln wir den elektrischen Stromfluss mit der thermischen Verlustleistung und berechnen die resultierenden thermomechanischen Spannungen in einem einzigen Lösungsdurchlauf.
Piezoelektrizität & Vibroakustik
Sensoren und Aktoren basieren oft auf der Umwandlung verschiedener Energieformen.
- Piezomechanik: Wir simulieren piezoelektrische Keramiken, bei denen eine elektrische Spannung eine mechanische Verformung auslöst – oder umgekehrt.
- Vibroakustik: Kopplung von mechanischen Schwingungen mit der umgebenden Luft oder dem Wasser, um beispielsweise die Effizienz und Richtcharakteristik von Ultraschallwandlern zu optimieren.
