TOSCA Fluid ist ein modular aufgebautes Softwaresystem zur parameterfreien Topologie-Optimierung von geführten Strömungen in Verbindung mit Standard-CFD-Solvern wie STAR-CD und FLUENT. Eine Parametrisierung des Modells ist hierzu nicht erforderlich. Die Optimierungsalgorithmen von TOSCA Fluid basieren auf Optimalitätskriterien, wodurch eine schnelle und robuste Optimierung gewährleistet wird. Die Grundidee des Verfahrens und erste Anwendungen im Kraftfahrzeugbereich stammt von der Daimler Forschung.

Diese Lösung erlaubt es, durchströmte Kanäle nicht-parametrisch, d.h. nur durch Vorgabe des zur Verfügung stehenden Bauraumes, zu optimieren. In Kombination mit Standard-CFD-Solvern werden Bauteile, durch die flüssige und gasförmige Medien geleitet werden, rechnerisch optimal ausgelegt. Auf diese Weise wird der Gesamtdruckverlust in Kanälen oftmals merklich reduziert; der aerodynamische Wirkungsgrad der optimierten Bauteile steigt signifikant.

Die Optimierung wird dabei direkt während der CFD-Analyse durchgeführt. Es wird nur ein einziger CFD-Solver-Lauf für die gesamte Topologieoptimierung benötigt, wodurch eine Topologieoptimierung für großangelegte Kanalströmungsanwendungen erstmalig wirtschaftlich möglich wird.

Das Aufsetzen und Auswerten der Optimierungsrechnung erfolgt komfortabel in wenigen Schritten über das integrierte graphical user interface (GUI). Ausgangspunkt ist ein für den jeweils verwendeten CFD-Solver lauffähig aufgesetztes CFD-Modell des verfügbaren Bauraums. Die der Optimierungsrechnung  nachfolgende Ergebnisauswertung und Glättung der optimierten Geometrie schließt sich nahtlos an. Das Ergebnis ist ein Designvorschlag im IGES oder STL-Format zur Weiterverarbeitung in CAD oder als Oberflächennetz für eine anschließende Validierungsrechnung.

Derartige schnelle und effiziente Methoden zur Auslegung von verlustoptimierten strömungsführenden Bauteilen werden insbesondere für Motoren, Antrieb, Abgas- und Klimasysteme, Armaturen, Wärmeübertrager und in der Prozesstechnik eingesetzt. Weitergehende Anwendungen profitieren von mit der Vermeidung dissipativer Strömungsstrukturen einhergehenden Eigenschaften wie Geräuschreduktion, Strömungsvergleichmäßigung oder eine verringerte Ablagerungsneigung.

TOSCA Fluid Broschüre

Datenblatt TOSCA Fluid

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Letzte Änderung: 10.11.2009