Projektmodell
Geometrie, Stoffwerte, Lastfälle, Randbedingungen und Zielgrößen werden aus der Entwicklungsfrage abgeleitet und dokumentiert.
Methodik & Validierung
Methodik und Qualitätssicherung.
Modellaufbau, numerische Prüfung, Referenzfälle und der Abgleich mit Messdaten werden passend zur technischen Aufgabe geplant.
Prüfschritte
Prüfschritte für numerische Modelle.
Numerische Prüfung
Netz, Konvergenz, Bilanzgrößen und Sensitivitäten werden im Verhältnis zum Risiko und zur Entscheidung geprüft.
Benchmark-Reproduktion
Ein standardisierter Fall prüft eine konkrete Modell- und Solver-Konfiguration gegen einen veröffentlichten Zielwert.
Messkorrelation
Erst der dokumentierte Vergleich mit geeigneten Messdaten bewertet die Vorhersagequalität für den jeweiligen physischen Anwendungsfall.
FEM-Benchmarks
NAFEMS-Referenzfälle mit zwei Netzpfaden.
Die Tabelle zeigt vier Referenzfälle, berechnet mit CalculiX und Netzen aus Gmsh beziehungsweise Netgen.
| Fall | Größe | Referenz | Gmsh + CalculiX | Netgen + CalculiX |
|---|---|---|---|---|
| NAFEMS LE1 | σyy | 92,7 MPa | 91,248 MPa (−1,566 %) | 92,943 MPa (+0,262 %) |
| NAFEMS LE2 | zwei Spannungswerte | 60,0 / 60,0 MPa | 60,97 / 62,49 MPa (+1,62 / +4,15 %) | 59,47 / 62,64 MPa (−0,88 / +4,40 %) |
| NAFEMS LE3 | Verschiebung x | 185 mm | 185,66 mm (+0,36 %) | 184,51 mm (−0,27 %) |
| NAFEMS LE4 | Meridional- / Umfangsspannung | −50,0 / +50,0 MPa | −50,202 / +50,337 MPa (+0,40 / +0,67 %) | −51,584 / +48,469 MPa (+3,17 / −3,06 %) |
Aerodynamischer Vergleichsfall
NACA 0012 mit XFOIL: Vergleich, kein CFD-Benchmark.
Der veröffentlichte Fall vergleicht Auftriebs-, Widerstands- und Druckverläufe für ein NACA-0012-Profil. Weil keine numerische Fehlertabelle oder eindeutig referenzierte Versuchsdatenreihe vorliegt, kennzeichnen wir ihn bewusst als XFOIL-Vergleichsfall.
- Reynolds-Zahl
- 6 × 10⁶
- Mach-Zahl
- 0,15
- Luftdichte
- 1,225 kg/m³
- dyn. Viskosität
- 1,80 × 10⁻⁵ kg/(m·s)
Ausgewählte Werkzeugkette
Software und Berechnungswerkzeuge.
Solver, Netzpfad und Auswertung werden passend zu Physik, Datenlage und gewünschter Ergebnistiefe gewählt.
OpenFOAM
CFD-Solver-Ökosystem für Strömungs- und Wärmeübertragungsmodelle
CalculiX
Solver für strukturelle und thermische Finite-Elemente-Modelle
Gmsh & Netgen
Netzerzeugung und Preprocessing für ausgewählte Rechenmodelle
ParaView
Quantitative Auswertung und Visualisierung von Ergebnisfeldern
XFOIL
2-D-Profilauswertung innerhalb der Annahmen des Verfahrens
Linux & Python
Automatisierung, Reproduzierbarkeit und Variantenläufe
Projektstandard
Was eine nachvollziehbare Übergabe enthält.
- 01Fragestellung, Modellgrenze und Entscheidungskriterium
- 02Geometrieversion, Datenquellen und Einheiten
- 03Materialmodelle, Randbedingungen und Lastfälle
- 04Netz- und Lösungsstrategie mit relevanten Qualitätsprüfungen
- 05Ergebnisgrößen, Varianten, Sensitivitäten und Restrisiken
- 06Klare Trennung zwischen Simulation, Benchmark und Messnachweis
Methodik passend zum Risiko