Bahnbrechende Innovationen im Bereich der Energie

 

Der weltweite Energiebedarf nimmt stetig zu. Gleichzeitig werden aufgrund des Klimawandels strengere Abgasvorschriften eingeführt und nachhaltige Entwicklungen für zukünftige Energiesysteme gefordert. Zukunftsweisende, energieeffiziente Innovationen sind dringend erforderlich, um diese großen Herausforderungen zu meistern.

Innovationen erhöhen die Produktkomplexität, da eine größere Anzahl Designalternativen berücksichtigt werden müssen. Die Simulation von Energiesystemen ist daher ein unverzichtbares Instrument, um die Art der Energieerzeugung und den Verbrauch zu verbessern.

Simulationslösungen von ANSYS unterstützen Ingenieuere weltweit, effiziente und nachhaltige Energiesysteme zu entwickeln. Ganz gleich, ob Sie eine Industrieturbine mit höherem Wirkungsgrad, einen Verbrennungsmotor mit besserer Kraftstoffausnutzung, eine Batterie mit längerer Lebensdauer, ein drahtloses Ladegerät für Elektrofahrzeuge, ein Solarpanel mit höherem Wirkungsgrad oder eine kostengünstigere Windturbine entwickeln – die Lösungen von ANSYS verkürzen Ihre Entwicklungszeiten.







Maschinen- und Kraftstoffeffizienz

Zur Verbesserung der Maschinen- und Kraftstoffeffizienz müssen auch die Interaktionen aller Systemkomponenten berücksichtigt und optimiert werden. Pumpe, Motor und Last müssen exakt aufeinander abgestimmt werden, um einen zuverlässigen und robusten Betrieb und den höchsten Wirkungsgrad beim Anlauf und im gesamten Betriebszyklus zu gewährleisten.

In der Produktentwicklung sind sowohl technische Erfahrungen, als auch physische abschließende Validierungstests erforderlich. Leistungsfähige Simulationen beschleunigen und vereinfachen diesen gesamten Entwicklungsprozess und machen ihn weniger fehleranfällig. Sie liefern Ihnen zusätzlichen Erkenntnisse und stellen die Maschinenleistung für verschiedene Betriebsbedingungen sicher.

ANSYS hat ein breit aufgestelltes Portfolio: Wir realisieren Innovationen in jedem Stadium des Simulationsprozesses, von der Modellierung bis Vernetzung, vom Lösen bis zum Postprozessing. Und ganz gleich, ob es um die Simulation eines Strahltriebwerks, einer Pumpe oder einer Verbrennungsmaschine geht, wir helfen Ihnen, die Leistung und Effizienz Ihrer Produkte zu maximieren. Wir ermöglichen schnelle und genaue Simulationen verschiedener physikalischer und chemischer Prozesse, die automatische Generierung von Embedded-Software und Simulationen auf der Systemebene zur Analyse des Zusammenspiels aller Komponenten.

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Thermische Optimierung

Energieeffizienzsteigerung durch thermische Optimierung ist eine Zielsetzung für viele Entwickler. Zertifizierungsstandards fördern die Energieeffizienz bei Gebäuden und Hausgeräten, bei denen schon geringe Verbesserungen bei der Heiz- und Kühleffizienz zu Kosteneinsparungen führen. Jedoch sind physische Tests mit Prototypen für Hausgeräte, Industrieanlagen und Produktionsanlagen aus Kostengründen nicht wirtschaftlich. Der Bau einer Prüfanlage ist zu aufwendig und die Stilllegung einer laufenden Fabrik bedeutet große Produktionsverluste. Bei der Simulation werden virtuelle Anlagen und Modelle erzeugt, die physikalische Prototypen ersetzen. So können Produktionsanlagen weiterlaufen, während Verbesserungen mit Hilfe von Simulationssoftware experimentell erprobt werden können.

Die technischen Lösungen von ANSYS unterstützen Sie bei der thermischen Optimierung, indem alle thermischen Prozesse – Konvektion, Wärmeleitung, Wärmestrahlung, Verbrennung, elektrische Induktion, elektrischer Widerstand, Joulesche Erwärmung – in leistungsfähigen Simulationen erfasst werden. Darüber hinaus lassen sich alle multiphysikalischen Interaktionen, die sich auf die Termperaturverteilung auswirken, nahtlos integrieren. Mit integrierten Tools können schnelle thermische Optimierungen durchgeführt werden; von der Geometrie zur thermischen Simulationen sind es nur wenige Schritte.

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Hochentwickelte Elektrifizierung

Zur Steigerung der Energieeffizienz sind neue Designmethoden und Simulationstools erforderlich, um neue Produkte für die Elektrifizierung zu realisieren und vorhandene Designs zu optimieren. Auch kleine Verbesserungen beim Wirkungsgrad von Elektromotoren, Aktuatoren und Magnetventilen können große Fortschritte für Wirtschaftlichkeit und Umwelt bedeuten. Die Kombinationen von analoger, digitaler und Mixed-Signal-Elektronik mit Mechanik, Elektromechanik, Hydraulik und anderen physikalischen Gebieten erfordern eine neue Herangehensweise, bei der zusätzlich auch Embedded-Software zur Steuerung des Gesamtsystems eingebunden werden muss.

ANSYS bietet umfassende Designlösungen für komplexe elektronische Geräte. Dies sind hochgenaue Multiphysics-Simulationen kritischer elektromechanischer Komponenten unter Verwendung elektromagnetischer, thermischer und mechanischer Kopplungen und zum Patent angemeldete High-Performance-Computing-Algorithmen zur 50-fachen Beschleunigung von Motorsimulationen. Außerdem umfasst die ANSYS Technologie Simulationen von Leistungselektronik und Embedded-Control-Software mit detaillierten Finite-Elemente-Modellen der Komponenten und die Fähigkeit zur Entwicklung von Embedded-Software zur Steuerung all dieser Geräte.

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Aerodynamik

Luftströmungen in und um verschiedene Bauteilen werden oft in teuren Windkanälen durch Testfahrten oder Testflüge untersucht, um die aerodynamischen Eigenschaften eines Produktes zu optimiert. Durch Simulation sind genaue und zuverlässige Untersuchungen des Luftwiderstandes zu einem Bruchteil der Kosten physikalischer Tests möglich. Außerdem liefert die Simulation detaillierte Erkenntnisse über die physikalischen und chemischen Prozesse, die an verschiedenen Stellen eines Bauteils – an der Windschutzscheibe eines Fahrzeugs oder an der Tragflächenspitze eines Flugzeugs – stattfinden. Derartige Resultate sind mit Windkanaltests nur sehr schwierig oder mit hohem Kostenaufwand zu gewinnen.

ANSYS ist der führende Anbieter von Lösungen für die aerodynamische Modellierung und bietet mit seinen Computational Fluid Dynamics (CFD)-Lösern die größte Anzahl von Turbulenzmodellen an. Diese Modelle sagen aerodynamische Kräfte mit beispielloser Genauigkeit voraus. Neben den Turbulenzen müssen beim aerodynamischen Design oft auch andere Faktoren berücksichtigt werden, z. B. auftretende Schwingungen oder das Thermomanagement. Dies erfordert die Kopplung und Co-Simulation mit Struktur-, Thermo- und anderen Lösern. ANSYS ist Branchenführer bei multiphysikalischen Lösungen und bietet die besten, stabilsten und bedienerfreundlichsten Produkte für die gekoppelte Simulation von Aerodynamik und anderen physikalischen Disziplinen.

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Leichtbauweise

Die Gewichtsreduktion herkömmlicher Werkstoffe und Verbundstoffe (Composites) ist eine große Herausforderung und in den letzten Jahrzehnten wurde bereits viel Einsparungspotential erkannt, so dass weitere Verbesserungsmöglichkeiten nur schwer vorstellbar erscheinen. Zum heutigen Stand der Forschung und Entwicklung sind nur detaillierte, sehr realitätsgetreue technische Simulationen in der Lage, Lösungen für effektive Leichtbauweisen zu identifizieren. Andererseits werden durch die Einführung des industriellen 3D-Drucks bzw. der additiven Fertigung viele herkömmliche Einschränkungen bei der Konstruktion beseitigt und es stehen viele neue Design-Möglichkeiten zur Verfügung, welche neue Herausforderungen an die Entwickler stellen. Bereits bei einem ersten Konzept helfen Simulationen den Weg zum fertigen Produkt aufzuzeigen. Die Möglichkeit zur Optimierung der Formgebung und das Verständnis des Einflusses bestimmter Werkstoffe und Fertigungsprozesse spielen eine wichtige Rolle für die Realisierung erfolgreicher Leichtbaukonstruktionen.

Technische Simulationslösungen von ANSYS können zur Gewichtsreduzierung Ihrer Produkte beitragen. Sie bieten eine höchst realitätsgetreue Modellierung von Werkstoffen mit intuitivem Preprozessing, exakte Vorhersagen über das Verhalten gewichtsreduzierter Bauteile unter realen Arbeitsbedingungen, die Beurteilung mehrerer Designkriterien für leichte Konstruktionen und eine fertigungsgerechte Auslegung der Bauteile für die Fertigung (auch im Hinblick auf Verbundwerkstoffe, Werkzeuge oder additiver Fertigung).