Mit diesem FEM-Variationsmodell für Radialventilatoren ist es möglich, mit wenigen Parameter-Einstellungen komplexe 3D-Hexaedermodelle für die FEM-Analyse vollautomatisch zu generieren. FEM-Erfahrungen und der Einsatz von sehr teuren 3D-Netzgeneratoren zur FEM-Simulation von Radialventilatoren sind damit nicht mehr erforderlich. Dieses Programm kann selbst von einem Auszubildenden oder Studenten ohne großen Schulungsaufwand bedient werden.

Excerpt

Inhaltsverzeichnis

FEM-Variationsmodell für Radialventilatoren unter Fliehkraft
2D-Geometrie
3D-Geometrie
Belastung, Lagerung und Werkstoff
Erforderliche Genauigkeit
Welche Spannungen interessieren

Hauptspannungen S1 + S2

Einsatzgebiet

Zielsetzung und Themenschwerpunkte

Das Ziel dieses FEM-Variationsprogramms ist die automatisierte Generierung komplexer 3D-Hexaedermodelle für die FEM-Analyse von Radialventilatoren. Es soll Benutzern, auch ohne umfangreiche FEM-Erfahrung, die Simulation vereinfachen. Die Software minimiert den Bedarf an teuren 3D-Netzgeneratoren.

Automatisierung der 3D-Modellgenerierung für Radialventilatoren
Vereinfachte FEM-Analyse für Nutzer ohne Expertenwissen
Optimierung der Netzgenerierung für hohe Genauigkeit
Analyse von Spannungsverteilungen unter Fliehkraftbelastung
Vielseitige Anwendungsmöglichkeiten für verschiedene Ventilator- und Pumpentypen

Zusammenfassung der Kapitel

FEM-Variationsmodell für Radialventilatoren unter Fliehkraft: Dieses Kapitel führt in das FEM-Variationsmodell ein und hebt dessen Vorteile hervor: vollautomatische Generierung komplexer 3D-Hexaedermodelle mit minimalem Parametereinsatz. Es betont die Benutzerfreundlichkeit, die auch Anfängern den Zugang zur FEM-Simulation ermöglicht und den Bedarf an teuren Spezialprogrammen reduziert. Die Kapitel erläutert die Vorteile gegenüber Tetraeder-Elementen, insbesondere bei geringen Laufrad-Wandstärken.

2D-Geometrie: Dieses Kapitel beschreibt die Definition der 2D-Geometrie des Radialventilators. Es werden die relevanten Parameter wie Boden-Innenradius, Deckel-Innenradius, Außendurchmesser, Mittelpunkt der Schaufelkrümmung, Anzahl der Schaufeln und Schaufeldicke detailliert erläutert. Diese Parameter bilden die Grundlage für die spätere 3D-Modellierung und die FEM-Analyse. Die präzise Definition dieser geometrischen Eigenschaften ist entscheidend für die Genauigkeit der Simulation.

3D-Geometrie: Hier wird die Erweiterung der 2D-Geometrie zum vollständigen 3D-Modell des Radialventilators beschrieben. Die Kapitel beschreibt die Definition weiterer Parameter wie Deckel-Bauhöhe, Schaufel-Bauhöhe, Boden-Bauhöhe und Kragen-Bauhöhe. Es wird auf die Bedeutung der Parameter für die spätere Netzgenerierung und die Genauigkeit der FEM-Analyse eingegangen. Die detaillierte Beschreibung der 3D-Geometrie ermöglicht die präzise Reproduktion des Ventilators im FEM-Modell.

Belastung, Lagerung und Werkstoff: Dieses Kapitel spezifiziert die Belastungs-, Lagerungs- und Werkstoffbedingungen für die FEM-Simulation. Die Belastung resultiert aus der Fliehkraft bei einer Drehzahl von 3000 U/min um die Z-Achse. Die Lagerung erfolgt am Innenradius des Bodens in X-, Y- und Z-Richtung. Als Werkstoff wird Stahl mit einem E-Modul von 210.000 N/mm² und einer Dichte von 7800 kg/mm³ definiert. Die Möglichkeit, diese Werte anzupassen, wird hervorgehoben.

Erforderliche Genauigkeit: Dieses Kapitel befasst sich mit der Genauigkeit der generierten FEM-Netze. Es wird betont, dass die Verwendung von gleichmäßigen Hexaeder-Volumenelementen eine sehr hohe Genauigkeit gewährleistet. Der Vergleich mit Tetraeder-Elementen und die Begründung für die Wahl von Hexaeder-Elementen, insbesondere bei geringen Laufrad-Wandstärken, werden ausführlich diskutiert. Die hohe Genauigkeit des Netzes ist essentiell für die Zuverlässigkeit der Simulationsergebnisse.

Welche Spannungen interessieren: In diesem Kapitel werden die relevanten Spannungskomponenten für die Auswertung der FEM-Analyse definiert. Der Fokus liegt auf der Mises-Vergleichsspannung (Gestaltänderungshypothese) sowie den maximalen und minimalen Hauptspannungen S1 und S2 am Außenradius der Laufräder. Die mathematischen Formeln zur Berechnung der Hauptspannungen werden angegeben. Die Auswahl der Spannungsgrößen ist entscheidend für die Beurteilung der Festigkeit und des Verhaltens des Radialventilators.

Einsatzgebiet: Dieses Kapitel beschreibt die Anwendungsmöglichkeiten des Variationsprogramms. Es wird deutlich gemacht, dass das Programm zur FEM-Simulation von Radialventilatoren, Axialventilatoren, Radialpumpen und Axialpumpen eingesetzt werden kann. Die breite Anwendbarkeit des Programms in verschiedenen Bereichen der Strömungsmaschinen wird hervorgehoben.

Schlüsselwörter

FEM-Simulation, Radialventilatoren, 3D-Modellierung, Hexaeder-Elemente, Fliehkraft, Spannungsanalyse, Automatisierung, Netzgenerierung, Materialparameter, Benutzerfreundlichkeit.

FEM-Variationsmodell für Radialventilatoren unter Fliehkraft: Häufig gestellte Fragen

Was ist das Ziel dieses FEM-Variationsprogramms?

Das Ziel ist die automatisierte Generierung komplexer 3D-Hexaedermodelle für die FEM-Analyse von Radialventilatoren. Es soll die Simulation vereinfachen, auch für Benutzer ohne umfangreiche FEM-Erfahrung, und den Bedarf an teuren 3D-Netzgeneratoren minimieren.

Welche Themen werden im Programm behandelt?

Das Programm behandelt die 2D- und 3D-Geometrie des Radialventilators, die Definition von Belastung, Lagerung und Werkstoff, die erforderliche Genauigkeit der Netzgenerierung, die relevanten Spannungskomponenten (Hauptspannungen S1 und S2, Mises-Spannung), und die Anwendungsmöglichkeiten des Programms für verschiedene Ventilator- und Pumpentypen.

Wie wird die 3D-Geometrie des Ventilators definiert?

Die 3D-Geometrie wird durch Parameter wie Deckel-Bauhöhe, Schaufel-Bauhöhe, Boden-Bauhöhe und Kragen-Bauhöhe definiert, basierend auf einer zuvor definierten 2D-Geometrie (Boden-Innenradius, Deckel-Innenradius, Außendurchmesser, Mittelpunkt der Schaufelkrümmung, Anzahl der Schaufeln und Schaufeldicke). Die präzise Definition dieser geometrischen Eigenschaften ist entscheidend für die Genauigkeit der Simulation.

Welche Belastungen, Lagerungen und Werkstoffe werden berücksichtigt?

Die Belastung resultiert aus der Fliehkraft bei einer Drehzahl von 3000 U/min um die Z-Achse. Die Lagerung erfolgt am Innenradius des Bodens in X-, Y- und Z-Richtung. Als Werkstoff wird standardmäßig Stahl mit einem E-Modul von 210.000 N/mm² und einer Dichte von 7800 kg/mm³ definiert, wobei die Möglichkeit besteht, diese Werte anzupassen.

Welche Genauigkeit wird angestrebt und wie wird sie erreicht?

Es wird eine hohe Genauigkeit durch die Verwendung von gleichmäßigen Hexaeder-Volumenelementen angestrebt. Der Vorteil von Hexaeder-Elementen gegenüber Tetraeder-Elementen, insbesondere bei geringen Laufrad-Wandstärken, wird hervorgehoben. Die hohe Genauigkeit des Netzes ist essentiell für die Zuverlässigkeit der Simulationsergebnisse.

Welche Spannungen werden analysiert?

Die Analyse konzentriert sich auf die Mises-Vergleichsspannung (Gestaltänderungshypothese) sowie die maximalen und minimalen Hauptspannungen S1 und S2 am Außenradius der Laufräder. Die mathematischen Formeln zur Berechnung der Hauptspannungen werden im Programm bereitgestellt.

Für welche Ventilator- und Pumpentypen ist das Programm einsetzbar?

Das Programm kann zur FEM-Simulation von Radialventilatoren, Axialventilatoren, Radialpumpen und Axialpumpen eingesetzt werden. Es bietet somit eine breite Anwendbarkeit in verschiedenen Bereichen der Strömungsmaschinen.

Welche Vorteile bietet das Programm gegenüber herkömmlichen Methoden?

Das Programm bietet eine vollautomatische Generierung komplexer 3D-Hexaedermodelle mit minimalem Parametereinsatz. Es ist benutzerfreundlich und ermöglicht auch Anfängern den Zugang zur FEM-Simulation, reduziert den Bedarf an teuren Spezialprogrammen und optimiert die Netzgenerierung für hohe Genauigkeit.

Welche Schlüsselwörter beschreiben das Programm am besten?