Einstieg in OpenFoam® und chtMultiRegion anhand eines anwendungsorientierten Beispiels
Creators: name: Mitterlehner, Thomas
name: Kobler, Eva
name: Steinbichler, Georg
Publisher: name: Zenodo
Year: 2019
Subjects: additive manufacturing
simulation
openfoam
chtMulitRegion
AM4Industry
injection moulding
close contour
cooling channel

description: Im Rahmen des Projekts AM 4 Industry wurde die Auslegung und Simulation von konturnahen<br> Kühlkanälen erforscht. Unter anderem wurde das Ziel verfolgt, WerkzeugbauingenieurenInnen ein Tool<br> zur weiteren Optimierung von Kühlkanalgeometrien zur Verfügung zu stellen. Insbesondere bei der<br> Gestaltung von konturnahen und regellosen Kühlkanälen kann die Simulation mit kommerziellen<br> Simulationsprogrammen nicht ausreichend sein, weshalb zusätzliche Simulationsschritte erforderlich<br> sind. Für diese zusätzlichen oder ergänzenden Simulationsschritte wurde bewusst der Fokus auf ein nicht<br> kommerzielles Simulationsprogramm gelegt. Daher wurde für die Simulationen das Programm<br> OpenFoam® (Open Source Field Operation and Manipulation) gewählt. OpenFoam® ist frei erhältlich<br> und wird vorwiegend für die Lösung von Strömungsproblemen (CFD) verwendet. Es ist in C++<br> geschrieben und bringt bereits in der Basisversion nützliche Löser (Solver) mit sich. Darüber hinaus kann<br> eine Vielzahl an weiteren Lösern adaptiert werden. Einer der größten Vorteile besteht darin, dass der<br> Sourcecode und somit auch die Algorithmen frei zugänglich sind. Des Weiteren können die Codes und<br> Berechnungen nahezu beliebig erweitert werden.<br> Anhand eines anwendungsorientierten Beispiels wird in diesem Handbuch der Aufbau und die<br> Durchführung einer Simulation ausführlich erklärt. Für die Simulationen wurde der Löser<br> „chtMultiRegion“ verwendet. Dieser wird allgemein für die Berechnung des Wärmeaustausches zwischen<br> einem Festkörper und einem Fluid verwendet.<br> Ziel dieses Handbuchs ist es, PraktikernInnen in der Entwicklung, SimulationsingenieurenInnen und<br> StudentenInnen einen anwendungsorientierten Einstieg in sowie einen Überblick über die Arbeit mit<br> OpenFoam® zu geben. Die einzelnen Schritte wurden in neun Kapitel mit folgenden Inhalten eingeteilt: Kapitel 1 und 2 geben einen allgemeinen Überblick über das Simulationsbeispiel sowie über die Simulationsstrukturen von OpenFoam®. Kapitel 3 bis 6 zeigen, wie ein Simulationsfall in OpenFoam® aufgesetzt wird und welche Einstellungen erforderlich sind. Dabei wird genau auf die Erstellung des Rechengitters und die Zuordnung der Flächen eingegangen. Kapitel 7 und 8 behandeln die Durchführung der Simulation. Dabei wird auf die Wahl der Randbedingung sowie auf die Theorie der Strömungssimulation eingegangen. Kapitel 9 behandelt abschließend die Auswertungsmethoden, welche von OpenFoam® geboten werden sowie die Möglichkeiten zum Export der Ergebnisse für die weitere Verarbeitung. Abschießend ist zu erwähnen, dass die OpenFoam®-Umgebung auf den ersten Blick durchaus<br> befremdlich wirken kann, insbesondere, wenn üblicherweise auf Windows-Betriebssystemen gearbeitet<br> wird. Hier ist mit Sicherheit Geduld gefragt. Es dauert eine gewisse Zeit, bis die Abläufe des Programms<br> logisch erscheinen und bis Befehle, die für die Bedienung und Ausführung des Programms nötig sind,<br> leicht von der Hand gehen. Dennoch wird sich eine intensive Einarbeitung in die Thematik lohnen, da<br> sich so Simulationen weiter verfeinern und bessere Vorhersagen treffen lassen. Dies wiederum kann<br> einen klaren Wettbewerbsvorteil bieten. In diesem Sinne: Happy Foaming!