Hvad er Computational Fluid Dynamics (CFD) og hvad bruges det til?

CFD er en gren af ingeniørvidenskab, hvor man bruger matematiske metoder til at undersøge, hvordan gasser og væsker bevæger sig i forskellige processer og konfigurationer. Det kan bruges til produkt- eller konceptudvikling, procesoptimering eller fejlfinding og diagnose.

CFD kan f.eks. bruges til at forbedre energieffektiviteten i en bygning, forbedre design og ydeevne i et forbrændingsanlæg eller en varmeveksler og reducere forurening i luft og vand i forbindelse med overholdelse af miljøstandarder.

Vil du vide, om din proces eller dit produkt også kan optimeres med CFD? Kontakt R&R Consult i dag og fortæl os om dine behov. Vores erfarne team står klar til at hjælpe dig med at opnå de bedste resultater og besparelser.

Hvad er en CFD-analyse?

CFD-analyse er en metode til at simulere, analysere og evaluere fluidstrømme og varmeoverførsel i et system ved hjælp af CFD-software, matematiske ligninger og numeriske metoder.

Hvad anvender man en CFD-analyse til? Hvad er formålet med en CFD-analyse?

  • Formålet med CFD-analyse er at opnå en dybere forståelse af strømningsmønstre i et system, f.eks. trykfald, temperaturfordeling, opblandingsgrad og andre relevante fysiske og termodynamiske egenskaber.
  • En CFD-analyse kan hjælpe med at optimere designet af et system, identificere potentielle problemer eller forbedringsområder og træffe beslutninger på et mere oplyst grundlag.

Hvad er en CFD-beregning?

  • En CFD-beregning er en proces, hvor matematiske ligninger og algoritmer anvendes til at simulere strømningsforholdene for væsker eller gasser i et bestemt område eller over en bestemt overflade.
  • CFD-beregninger hjælper med at forstå og forudsige f.eks. strømningsmønstre, trykfordeling og temperaturændringer.
  • Til beregningerne bruges CDF-software.

Hvordan fungerer CFD-software?

  • Før en CFD-simulation kan starte, opdeler vi det fysiske område (f.eks. en bygning eller en brønd) i et grid eller net af små celler. Dette net fungerer som en virtuel verden, hvor strømningsberegninger udføres. Kvaliteten og nøjagtigheden af nettet er afgørende for resultaterne.
    Derfor bruger R&R Consult gerne ekstra tid på at opbygge et passende net, hvor vi inddeler beregningsdomænet i mindre volumener. Vi kalder princippet ”divide and conquer”. Det giver bedre kontrol over beregningsnettet, og vi kan forfine nettet i områder med større gradienter i f.eks. hastighed, temperatur eller koncentration. På den måde får vi hurtigere og mere nøjagtige resultater og en mere stabil beregning.
  • Softwaren anvender matematiske ligninger, såsom Navier-Stokes-ligningerne, til at beskrive fluidstrømningen og løser dem for hver celle i netværket. Det giver en detaljeret beskrivelse af bl.a. strømningsmønstre, trykfordeling og temperaturændringer i området.
  • For at lave en realistisk simulering skal man tage højde for de betingelser ved systemets grænser, som kaldes grænsebetingelser. De beskriver, hvordan strømningsparametre ændrer sig ved kontakt med systemets grænser. Samtidig skal vi også tage hensyn til initialbetingelserne, der specificerer tilstanden af strømningen ved begyndelsen af simuleringen. Denne del er meget vigtig, for hvis input er forkert, bliver output også forkert.
  • Mange undersøgelser er relativt simple, men ofte opstår der situationer, hvor man ikke kan bruge standardmetoder. Her må man vælge bestemte turbulensmodeller eller termodynamiske modeller for at beskrive ændringer i strømningen. Det kan være vigtigt, når det drejer sig om komplekse strømningsfænomener eller termiske effekter. I systemer med f.eks. varmetransmission gennem vægge er det meget vigtigt med valg af grænselagsmodel og beregningsnettet. I andre systemer er det vigtigt, at man bruger de rigtige termodynamiske modeller til at beskrive ændringer i strømningen.
  • Viden og erfaring er afgørende for, at man træffer de rigtige valg. Stor erfaring er også vigtig for at kunne validere, at CFD-beregningerne giver et retvisende resultat. R&R Consult har mere end 25 års erfaring indenfor termo- og fluiddynamik, og vi videreudvikler vores metoder og kompetencer i takt med industriens skiftende behov. Derfor får du altid den bedste og mest moderne løsning hos os.

Hvad er CFD-simulering?

  • CFD-simulering kombinerer analyse og beregning. Man anvender CFD-software og teknikker til at simulere og visualisere strømningen af fluider i et system.
  • Simuleringen omfatter både selve beregningen af strømningen og efterfølgende analyse af resultaterne for at drage konklusioner om systemets adfærd og ydeevne.
  • CFD-simulering bruges ofte til at forudsige, hvordan et system vil opføre sig under forskellige betingelser og designændringer, uden at man behøver at lave fysiske prototyper.

Kort sagt: CFD-analyse er en undersøgelse af strømningsmønstre og relaterede fysiske egenskaber. CFD-beregning er den numeriske løsning af strømningsligningerne, og CFD-simulering er den integrerede proces med at udføre beregningerne og analysere resultaterne for at forstå og optimere strømningen af fluider i et system.

Hvorfor lave en CFD-analyse og en CDF-beregning?

Der er mange fordele ved at udføre en CFD-analyse og CFD-beregning:

  1. Bedre forståelse af strømningsmønstre: CFD giver dig mulighed for at forstå og visualisere, hvordan væsker eller gasser opfører sig i en given geometri. Hermed kan man forudsige, hvordan en komponent eller et system fungerer i praksis.
  2. Optimering af design: CFD-analyse kan optimere designet af forskellige produkter og systemer. Du kan ændre parametre som form, størrelse og strømningshastighed for at opnå ønskede resultater og reducere omkostninger.
  3. Reducere behovet for fysiske prototyper: CFD-analyse mindsker behovet for at bygge og teste dyre fysiske prototyper. Det sparer tid og penge i produktudviklingsprocessen.
  4. Forudsigelse af ydeevne: CFD kan forudsige ydeevnen af en komponent eller system under forskellige forhold, f.eks. strømningshastighed, temperatur og tryk. Det er afgørende i brancher som luftfart, bilindustri, energiproduktion osv.
  5. Fejlfinding og diagnose: CFD-analyse kan identificere problemer i eksisterende systemer eller processer ved at undersøge, hvordan væske- eller gasstrømme påvirker dem.
  6. Miljømæssige vurderinger: CFD kan bruges til at evaluere miljømæssige påvirkninger, såsom udledning og spredning af forurening i luften eller vandet. Det er bl.a. nyttigt for miljømyndigheder og industrier, der skal overholde miljøstandarder.
  7. Sikkerhedsvurdering: CFD kan hjælpe med at vurdere sikkerhedsaspekter ved forskellige designs, f.eks. ved at undersøge strømningsmønstre omkring bygninger eller maskiner for at identificere potentielle farer.
  8. Effektivitetsforbedring: CFD kan optimere strømningsforholdene og hjælpe med at forbedre energieffektiviteten i forskellige systemer. Det giver øget produktivitet og reducerede driftsomkostninger.
  9. Forkorte udviklingstiden: Ved at udføre simuleringer tidligt i designprocessen kan CFD reducere den tid, det tager at udvikle og bringe et produkt på markedet.
  10. Adgang til komplekse strømningsfænomener: CFD giver mulighed for at analysere strømningsfænomener, der ellers ville være svære eller umulige at studere eksperimentelt, f.eks. turbulent strømning og flerfase-strømning.
  11. Mulighed for parametrisk analyse: I en CFD-model kan du ændre flere indstillinger og parametre og finde ud af, hvordan forskellige faktorer påvirker resultatet.
  12. Dokumentation og rapportering: CFD-analyser kan dokumenteres og præsenteres i rapporter, der kan bruges til beslutningstagning, rapportering til interessenter og overholdelse af regulativer.

Her er nogle eksempler på, hvad man kan bruge CFD til

CFD anvendes mange steder, hvor forståelse og analyse af fluidstrømme er afgørende for at optimere design, forbedre ydeevne og løse komplekse tekniske problemer, f.eks.:

  • Bygge- og anlægssektoren: CFD bruges til at evaluere indeklima og ventilationsløsninger, såsom komfort og energieffektivitet i bygninger. R&R Consult har bl.a. brugt CFD til at optimere designet af en varmeveksler.
  • Miljø- og bæredygtighedsanalyse: CFD anvendes til at studere spredning af forurening og partikler i miljøet samt evaluere vindforhold og luftkvalitet i byer. R&R Consult har bl.a. brugt CFD til at kortlægge røg fra skorstene og potentiel spredning af luftforurening i en by og til at reducere NOx i udstødningsgas.
  • Marineindustrien: CFD bruges til at optimere skibenes hydrodynamik, reducere skrogmodstand og forbedre manøvreevnen. R&R Consult har bl.a. brugt CFD til at forbedre rensning af ballastvand og kortlægge ozonlækage i maskinrummet på et skib
  • Energi- og olieindustrien: CFD hjælper med at forudsige strømningsmønstre i oliebrønde, kraftværker og rørledninger samt optimere designet af energiproduktionssystemer. R&R Consult har bl.a. brugt CFD til at redesigne og optimere et forbrændingsanlæg hos RenoSyd I/S.
  • Vandressourceforvaltning: CFD kan bruges til at analysere vandstrøm i floder og reservoirer samt evaluere dæmningsdesign og oversvømmelsesmodellering. R&R Consult har bl.a. brugt CFD til at reducere skumformation i kølevand.
  • Procesindustrier: CFD hjælper med at optimere design og drift af kemiske reaktorer og rørledninger i kemisk og petrokemisk industri.

CFD-simuleringer er en stærk metode til at analysere strømningsforhold i forskellige systemer og komponenter, men det er ikke en simpel “tryk og kør”-proces.

Den nøjagtighed og pålidelighed, du får fra dine CFD-analyser, afhænger af mange komplekse faktorer, bl.a. valget af de numeriske modeller; kvaliteten af det netværk, du bruger til simuleringen; og de betingelser, du stiller for analysen. CFD er en videnskab, der kræver ekspertise og erfaring. Uden det kan CFD-simuleringer føre til fejlagtige konklusioner og upålidelige resultater.

R&R Consult består af et team af dedikerede eksperter med over 25 års erfaring indenfor CFD. Vi har alle en mangeårig uddannelse indenfor termo- og fluiddynamik med speciale i CFD-modellering, og alle medarbejdere arbejder hver dag udelukkende med CFD-modellering. Det er en af nøglerne til vores succes.

Med R&R Consult ved du, at du får præcis den ekspertise og erfaring, der skal til for at sikre nøjagtige og pålidelige resultater og gøre netop dit projekt til en succes.

Kontakt os

Vores spidskompetencer

R & R Consult har erfaring inden for en lang række områder og industrier, hvor termo- og fluiddynamik er vigtigt. Det er bl.a. kedler, ovne og procesteknik, hvor vi hjælper med alt fra gas-, væske- og faststofsforbrænding til varmegenanvendelse af udstødningsgasser.

R & R Consult rådgiver også om opvarmning, elektronikkøling og isolering, hvor materialeegenskaber og geometrisk design er vigtige krav. Vi beregner varmeoverførsel og kortlægger temperaturfordeling. Det giver et detaljeret overblik og kan både hjælpe med at designe et optimalt nyt system og med at optimere og finde fejl i eksisterende installationer. Vi hjælper også i cases, hvor f.eks. stråling er centralt, såsom solpaneler, infrarød varme og UV-desinfektion.

Vi specialiserer os også i simulering af interne og eksterne flowsystemer, hvor der er fokus på fordeling og ydeevne. Vi kan bl.a. hjælpe med fintuning af drift og effektivitet af roterende enheder, såsom pumper og blæsere, og med overordnet analyse af tilhørende kanal- og rørsystemer.

Skræddersyet service

Hos R & R Consult får I altid skræddersyet service. Den tilgang har givet R & R Consult mange loyale og langvarige kunderelationer igennem årene. Det gode, kvalitetssikrede samarbejde og den personlige kontakt med kunderne gør R & R Consult til den bedste samarbejdspartner indenfor CFD simulering, analyse og beregning.

Vores høje faglige kvalitet og mangeårige erfaring sikrer jer de bedste resultater.