Optimierung der Strömungsprofile in einem Wärmeübertrager
Aufgabenstellung des Kunden
Der Entwurf von Abgasrückführungskühlern stellt aufgrund der geringen verfügbaren Bauräume und hohen zu übertragenden Wärmeleistungen oft eine besondere Herausforderung dar. Ein optimales Design berücksichtigt nicht nur niedrigen Druckabfall sondern auch möglichst homogene Strömungsprofile innerhalb der Wärmetauschermatrix, die die Effizienz entscheidend beeinflussen. Weiterhin ist der zulässige Bauraum für die Lösung durch komplexe geometrische Restriktionen eingeschränkt.
Unsere Lösung: TOSCA Fluid.topology
Topologieoptimierung mit TOSCA Fluid erzeugte aus einem exemplarisch aus zwei Blöcken zusammengesetzten Designraum einen neuen Designvorschlag. Am Übergang zwischen beiden Blöcken ist der Durchmesser aufgrund konstruktiver Vorgaben fixiert. Mit einer einzigen CFD-Berechnung wurde die Optimierung durchgeführt. Die Lösung sollte eine 180° Leitung mit niedrigem Druckabfall ergeben. Darüberhinaus sollte eine Strömungsvergleichmässigung im Auslass in den Wärmetauscher erzielt werden.
Erfolg für den Kunden
Die Optimierung lieferte ein innovatives neues Design mit vielverprechender Performanz. Die Vergleichmässigung des Strömungsprofils führte zu einer Effizienzerhöhung von rund 11% im Wärmetauscher. Zusätzlich konnte der Druckabfall des neuen Designs um rund 20% gegenüber dem Ausgangsdesign verringert werden.
09.08.10
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