Gekoppelte Analysen

Eine der Kernkompetenzen von IBK ist die Lösung komplexer, interdisziplinärer Problemstellungen. Hierbei liegt im Allgemeinen ein Problem vor, bei dem die reine Betrachtung einer einzelnen vorkommenden Disziplin (z. B. die Strömungsmechanik, die Strukturmechanik) eine zu starke Vereinfachung darstellt. Diese Vereinfachung kann konservativ oder eben nicht konversativ sein. Im ersten Fall führt eine fehlende Berücksichtigung der Interaktion dazu, daß der Gesamtentwurf wenig effizient ist. Im zweiten Fall liegt ein Sicherheitsrisiko für den Entwurf vor, welcher mit hohen Sicherheiten kompensiert werden muss. In beiden Fällen enthält der Entwurf ungenutztes Potential. IBK hilft Ihnen, bei interdisziplinären Problemstellungen zu einer effizienten Lösung zu kommen.
Gekoppelte Probleme sind unter anderem in den folgenden Bereichen anzutreffen:
  1. Thermo-Mechanische Kopplung (TMC): Bei der TMC liegt ein Zusammenwirken von Wärme- und strukturmechanischen Problemen vor. Diese Kopplung tritt relativ häufig auf und ist insbesondere dort zu beachten, wo während des Betriebs eines Bauteils Wärmezyklen durchlaufen werden, deren Auswirkungen (z. B. unterschiedliche Wärmeausdehnungen von miteinander verbundenen Materialien, starke Änderungen der Materialkennwerte im relevanten Temperaturbereich,...) signifikant sind.
  2. Fluid-Struktur Interaktion (FSI): Bei der FSI werden ein strömungsmechanisches und ein strukturmechanisches Problem miteinander gekoppelt. Die aus der Strömung resultierende Druckverteilung liefert den Belastungszustand für das strukturmechanische Problem, die aus der Strukturmechanik resultierenden Verformungen liefern die Geometrie des verformten Bauteils für das strömungsmechanische Problem. Liegt eine schwache Kopplung vor, so reicht eine einfache Kopplung (one-way-coupling), liegt eine starke Kopplung vor, ist das Problem iterativ zu lösen (two-way-coupling). Anwendungsgebiete hierfür sind klassischerweise Flugzeugtragflächen, bei denen die aerodynamische Performance durch Nutzung von FSI verbessert werden kann, die Akustik (lineare FSI) und die Aeroelastik (linearisierte FSI). Andere Anwendungsfälle sind je nach Themengebiet ebenfalls möglich. Hierbei ist die "Wirkrichtung der Interaktion" beliebig (im dargestellten Beispiel - Ventilator - führt eine mechanische Bewegung durch einen Elektromotor zu einer Strömung).
  3. Thermische Fluid-Struktur Interaktion (TFSI): Bei der TFSI werden die beiden vorangegangenen Problemstellungen miteinander kombiniert. Hiermit kann z. B. die Strömung heißer Medien korrekt simuliert werden.