Multiphysics-Simulation

Kombination physikalischer Phänomene für schnelle und genaue Ergebnisse

Altair verfügt über ein branchenführendes Portfolio an Multiphysics-fähiger Software, mit der eine Vielzahl von miteinander interagierenden physikalischen Modellen simuliert werden kann. Dies führt zu einer höheren Genauigkeit und spart Zeit und Kosten. In Kombination mit der multidisziplinären Optimierung von Altair eröffnen sich vielfältige Möglichkeiten für das Erzielen eines Wettbewerbsvorteils.

Vorteile einer Multiphysics-Lösung

Umfangreiches Portfolio

Altair bietet eine breite Palette von Produkten, mit denen Kombinationen von physikalischen Phänomenen wie Flüssigkeiten, Temperatur, Mehrkörpersystemen, Akustik, Steuerungen, Hydraulik, Elektromagnetik und Struktur bearbeitet werden können.

Flexibilität in allen Bereichen

Verbessern Sie die Genauigkeit von Simulationen, indem Sie mit fortschreitendem Design weitere physikalische Aspekte berücksichtigen. Erfüllen Sie die Anforderungen aller Disziplinen, indem Sie den optimierungsorientierten Ansatz von Altair anwenden, um das bestmögliche Produkt zu erhalten.

Kostengünstige Lösungen

Dank des Fachwissens unserer Teams aus Applikationsingenieuren und des intelligenten Lizenzierungssystems von Altair können Sie die Funktionen aller Altair-Softwarelösungen erkunden. Es bleibt dann Ihnen überlassen, ob Sie diese Funktionen nutzen möchten.

Optimale Ergebnisse durch Zusammenarbeit

Multiphysics, ein interdisziplinärer Ansatz, der viele naturwissenschaftliche und technische Disziplinen abdeckt, berücksichtigt die zahlreichen Wechselwirkungen und Phänomene, die bei der Lösung eines bestimmten Problems beteiligt sind.  

Durch Ignorieren oder isoliertes Lösen von einzelnen Prozessen kann die Gesamtsystemleistung erheblich beeinträchtigt werden. Durch die Anwendung eines optimierungsorientierten Designs finden unsere Benutzer jedoch die beste Lösung, damit die Anforderungen aller Disziplinen erfüllt werden können. #smartApplications .text-white {color:inherit!important;}

Lösungen auf mehreren Ebenen

Ebene 1
Mathematische Betrachtung

Analytische Berechnung, matrixbasierte Lösung, Signalverarbeitung, Programmierung Altair Compose™

Ebene 2
1D-Simulation

0D/1D Mathematical Approximation Altair Activate™

Ebene 3
Lookup-Tabellen

Aus umfassenden 3D-Simulationen extrahierte erste Ergebnisse Altair Flux™ Altair MotionSolve™ Mehr anzeigen

Ebene 4
Vollständige Kopplung

Genaue Ergebnisse durch sequentielle oder direkte Kopplung von Solvern Altair Radioss™ Altair AcuSolve™ Mehr anzeigen

Optimierungsorientierter Ansatz

Altair HyperStudy ermöglicht die multidisziplinäre Untersuchung und Optimierung von Designs, insbesondere die Versuchsplanung (Design of Experiments – DOE), um kritische Designvariablen und ihre Auswirkungen auf die einzelnen Designbeschränkungen und somit auch die Gesamtleistung des Designs zu identifizieren.

Die Kenntnis der relevantesten Phänomene für die jeweilige Variable macht erfolgreiche Multiphysics-Lösungen möglich.

Strukturelle Performance unter EM und aerodynamischer Last

In diesem Beispiel werden zwei separate Funktionen optimiert: Effizient von Kraftstoffpumpe und Winglet. Die Kraftstoffpumpe im Flügel verursacht Vibrationen und Geräusche. Die Leistungsvorgaben müssen es der Pumpe ermöglichen, Kraftstoff in der richtigen Menge zuzuführen und dabei den Geräuschpegel und das Gewicht so gering wie möglich zu halten.

Ohne das Gewicht zu stark zu erhöhen, muss das Winglet die Anforderungen an die Steifheit und Vibrationen berücksichtigen. Es muss auch hinsichtlich einer bestmöglichen aerodynamischen Strömung optimiert werden, damit die maximale Kraftstoffeffizienz erzielt werden kann.

Motorkühlung: Wärme-Fluid-Struktur

Beispielhaft für ein TFSI-Problem (Thermal Fluid Structure Interaction) stellt die Kühlung von Verbrennungsmotoren eine Herausforderung dar, da die Modelle sehr groß sein können. In diesem Beispiel benötigt das Gesamtmodell aus vier Zylindern + Motorblock + Kühlmittelmantel 7 Millionen Knoten und 40 Millionen Elemente.

Simulationen beinhalten temperaturabhängige Materialeigenschaften und die Modellierung des Blasensiedepunkts. Ein automatisierter Kopplungsprozess in Altair SimLab optimiert den TFSI-Prozess. Die Analyse der thermischen Beanspruchung wird in Altair OptiStruct durchgeführt.

Elektromagnetik und Vibration in Fahrassistenzsystemen (ADAS)

Um ein 5-Sterne-Sicherheitsniveau zu erreichen, integrieren Automobil OEMs Radargeräte in Fahrassistenzsysteme (ADAS – Advanced Driver-Assistance System), um den Fahrabstand zwischen den Fahrzeugen automatisch anzupassen. Durch seinen multidisziplinären Ansatz hilft Altair HyperStudy dabei, die Position und Leistung des vorderen Radars unter realistischen Fahrbedingungen zu optimieren.

In diesem Beispiel wird der Stoßfänger mit Altair OptiStruct® als flexibler Körper modelliert. Die Gesamtfahrzeugbewegung wird mithilfe von Altair MotionSolve® berechnet. Die Ergebnisse werden für die hochfrequente elektromagnetische Auswirkung in Altair Feko™ exportiert.

Akustik, Geräusche und Vibration

Die Ermittlung des Geräusches bei Elektromotoren ist im wachsenden Feld der Elektromobilität von großer Bedeutung. Mithilfe von Altair HyperWorks können Geräusche unter Beibehaltung der Motorleistung reduziert werden. Altair Flux™, die Altair-Lösung für niederfrequente elektromagnetische, elektrische und thermische Simulationen, berechnet mithilfe eines 2D-Modells präzise und effizient die lokalen Kräfte, die auf den Stator wirken. Mithilfe der NVH-Funktionen (Noise, Vibration and Harshness) in Altair OptiStruct kann das vom Motor bei verschiedenen Drehzahlen erzeugte Geräusch simuliert werden. Anschließend werden die Ergebnisse analysiert und mithilfe von Altair HyperStudy werden Verbesserungen vorgenommen.

Thermomagnetische Simulation

Darstellung einer einseitigen sequentiellen Co-Simulation: Die thermische Analyse wird in Altair Flux durchgeführt, um die thermische Belastung in einem handelsüblichen Elektromotor zu bestimmen. Die Wärmeverteilung wird auf das Altair AcuSolve-Modell angewendet, um eine ortsabhängige Erwärmung zu berüksichtigen. Altair AcuSolve wird dann unter Zuhilfenahme dieser Randbedingungen ausgeführt, um die Temperatur des Kühlmittels im Motor und des mit den elektrischen Spulen in Kontakt stehenden Öls genau zu untersuchen.

Fluiddynamik und hohe Rotationsgeschwindigkeit

Exzenterwaschmaschinen können sich ohne wirksames Ausgleichsgewicht selbst zerstören. Handelsübliche Waschmaschinen enthalten normalerweise eine interne Komponente, die mit Wasser gefüllt ist, um das Gewicht der Kleidung in der Waschtrommel auszugleichen. Hier simuliert Altair MotionSolve™ – das Mehrkörperdynamik-Simulationstool von Altair – die Starrkörperbewegung der Waschmaschine. Die Flüssigkeitsbewegung innerhalb des Ausgleichsrings der Waschmaschine wird von Altair AcuSolve™ erfasst, dem CFD-Solver (Computational Fluid Dynamics) von Altair. Die Simulation und die realistische Reibung/das Drehmoment der Flüssigkeit werden im MotionSolve-Modell angewendet.

Elektrothermisches Management

Das Wärmemanagement ist eine Herausforderung in der zunehmend elektronikorientierten Welt von heute, in der Miniaturschaltkreise mit hoher Leistung eingesetzt werden. Die effiziente thermische Analyse von Schaltkreisen und das Design der zugehörigen Kühlgeräte, die von Altair ElectroFlo™ bereitgestellt werden, bieten Elektronikdesignern und -analysten, die das Design optimieren möchten, Lösungsmöglichkeiten ohne umfassende CFD-Kenntnisse. Altair ElectroFlo prognostiziert zu Beginn des Designprozesses die Temperaturverteilungen in den Baugruppen, um auf problematische „Hot-Spots“ und Ineffizienzen bei der Kühlung hinzuweisen, die andernfalls bis zur wesentlich späteren Testphase unerkannt bleiben würden.

Modellbasierte Multiphysics-Entwicklung

Dieser generische Roller, der sich selbst und den Fahrer in Balance hält, demonstriert einen multidisziplinären Designansatz, der Steuersysteme, Elektromagnetik und Mehrkörperanalysen auf Systemebene umfasst.

Der Roller, das Straßenprofil, die Reifen und der fahrende Roboter wurden mithilfe von Altair MotionSolve™, der Mehrkörperlösung von Altair, analysiert. Die Motoren wurden in Altair Flux entwickelt, dem elektromagnetischen Universaltool. Das Steuersystem für die Motoren und die Stabilisierung des Systems werden alle mithilfe von Altair Activate eingestellt, einer intuitiven Blockdiagrammumgebung, die eine modellbasierte Entwicklung unterstützt.

Interaktion von Fluidstrukturen: Simulation von Notwasserungen

Es ist gesetzlich vorgeschrieben, dass die Anforderungen für die Notwasserung eines Flugobjekts erfüllt sein müssen. Altair Radioss™ bietet nicht nur strukturelle, hochgradig nichtlineare, transiente Funktionen, sondern auch umfassende CFD-Funktionen (Computational Fluid Dynamics) zur Simulation von Szenarien wie Abstürzen, Notwasserungen oder dem Einsatz von Wasserkufen. Radioss bietet verschiedene Optionen für die Modellierung dieser Simulationen, z. B. SPH- (Smoothened Particle Hydrodynamics) oder ALE-Meshing (Arbitrary Lagrangian-Eulerian). Die einzigartigen Multidomain-FSI-Funktionen ermöglichen eine drastische Verkürzung der Berechnungszeiten, ohne dass dabei die Genauigkeit der Ergebnisse auf der Strecke bleibt.

Eine enorme technologische Entwicklung ist im Gange und wirkt sich bereits auf die Art und Weise aus, wie Ingenieure und Designer Produkte entwickeln. Altair ist der richtige Partner, um Ihre zukünftige Wettbewerbsfähigkeit zu unterstützen.

Be the first to know

Subscribe to our newsletter to learn about product training, news, events, and more!