Analyse der parallelen Skalierbarkeit für unterschiedliche Turbulenzmodelle unter Berücksichtigung der Gittergrößen mittels des CFD-Codes ANSYS CFX für den Anwendungsfall der Radialventilatoren

Applicant

Prof. Dr.-Ing. Philipp Epple
Strömungsmechanik und Strömungsmaschinen
Hochschule Coburg

Project Overview

CFD-Simulationen sind in den letzten Jahren zu einem immer wichtigeren ingenieurswissenschaftlichen Werkzeug in der Produktentwicklung geworden und haben sich bereits in der Entwurfsphase fest etabliert. Strömungen durch einen Ventilator sind aufgrund der dreidimensionalen, viskosen, instationären und vor allem turbulenten Strömungseigenschaften sehr anspruchsvoll und ressourcenintensiv. Die bei Radialventilatoren immer auftretenden Turbulenzerscheinungen werden typischerweise mit Turbulenzmodellen modelliert und werden mit zusätzlichen Gleichungen gelöst. Gerade instationäre und zeitlich sowie räumliche hochaufgelöste Simulationsmodelle sind trotz der Turbulenzmodellierung noch immer sehr rechenzeitintensiv. Deshalb ist ein detailliertes Verständnis für die Skalierbarkeit auf dem HPC-Cluster von hohem Interesse bzw. entscheidend.
Für die Industrie und die akademische Forschung sind solche hochaufgelöste Strömungssimulationen im Bereich der Turbomaschinen immer mehr von Interesse, um möglichst frühzeitig während der Produktentwicklung die Strömung in der Turbomaschine möglichst exakt vorherzusagen. In der Regel werden solche Berechnungen in den kleinen und mittleren Industrieunternehmen (KMU) auch auf
lokalen Workstations durchgeführt. Hierbei besteht jedoch häufig Unklarheit darüber, wie fein die Gitter sein müssen und wie stark eine Approximation durch unterschiedliche Turbulenzmodelle
möglich ist.
Nachdem die wissenschaftliche Beantwortung dieser Fragestellung für die regionale KMU-Industrie sowie für den akademischen Bereich relevant ist, soll in dem geplanten KONWIHR-Projekt deshalb für
den Anwendungsfall eines Radialventilators die parallele Skalierbarkeit für unterschiedliche Turbulenzmodelle unter Berücksichtigung der Gittergröße mittels dem CFD-Code ANSYS CFX analysiert
werden. Es wird erwartet nach erfolgreicher Beendigung des Projekts die RRZE-Ressourcen wesentlich effizienter zu nutzen.