Die erste und einfachste Art ist die Abbildung in der 1D-Umgebung von GT-Suite. Über die Kühlergeometrie und das Kühlleistungskennfeld werden den Wärmeübertragen ihre jeweilige Leistungs- und Druckverlustcharakteristik hinterlegt. Diese Methode hat jedoch den Nachteil, dass die luftseitigen Strömungswege vorab bekannt sein müssen. Ändern sich Kühlerstirnflächen, so eröffnen oder schließen sich z.B. luftseitige Bypasswege und die luftseitigen Verschaltungen. Eine Änderung der Kühlergeometrien zieht somit zwingend auch immer eine manuelle Änderung der Luftstrecke nach sich.
Deutlich einfacher und flexibler ist die Modellierung des Kühlmoduls mit GT-COOL3D. Die luftseitigen Strömungspfade werden bei einer Skalierung der Kühlergrößen automatisch generiert, Bild 2.
Mit GT-COOL3D können Untersuchungen zur Kühlerauslegung deutlich einfacher, fehler-resistenter und effizienter durchgeführt werden. Eine nachträgliche Koppelung mit GT-Suite-DoE ermöglicht dann eine voll-automatische Detektion der optimalen Kühlerdimensionierung, z.B. im Hinblick auf minimale Modulkosten oder minimalen Energiebedarf.
Siehe auch TheSys-Fokusthema „automatisierten Kühlerskalierung“.
Wie verteilt sich die Luft auf die Komponenten?
- Wie müssen die Kühler und Lüfter dimensioniert werden, damit die Kühlleistung für die angeschlossenen Kühlmittelkreisläufe ausreicht?
- Was sind die minimalen Modul-Gesamt-Kosten bei Erfüllung der Leistungs-Spezifikation?
- Wie hoch ist der minimale Energiebedarf
Diese und viele weitere Fragen lassen sich mithilfe von GT-COOL3D automatisieren und zeitnah beantworten.
Ein weiterer großer Vorteil von GT-COOL3D liegt in der 3-dimensionalen Auflösung und Visualisierung der inhomogenen Durchströmung des Kühlmoduls. GT-COOL3D liefert aufgrund seiner 1-dimensionalen Modellierung schnelle Ergebnisse, ohne dass deutlich zeit- und kostenintensivere 3-dimensionale Strömungssimulationen mit CFD eingesetzt werden müssen. GT-COOL3D bietet dabei die Möglichkeit einer manuellen Diskretisierung der luftseitigen Durchströmung. So steht es dem Anwender frei, die Genauigkeit seiner Simulation selbst zu bestimmen.
Bild 4: Feine und grobe Diskretisierung des Luftpfades für das Kühlmodul in Bild 3
Ist es die primäre Zielsetzung, die Grundauslegung des Kühlmoduls hinsichtlich Leistung und Druckverlust zu ermitteln, macht eine grobe Diskretisierung Sinn, Bild 4 links.
Sollen die lokalen luftseitigen Strömungs-Inhomogenitäten näher aufgelöst werden, empfiehlt sich der Einsatz einer feineren Diskretisierung, Bild 4 rechts.
Viele Fragestellungen in der Entwicklung des Kühlsystems können mit GT-COOL3D zeitnah und effizient beantwortet werden und ergänzen die klassische Vorgehensweise mit rechenintensiven CFD-Untersuchungen. GT-COOL3D bildet einen zentralen Bestandteil unseres Produktportfolios und ermöglicht eine flexible und einfachen Auslegung von Wärmeübertrager, Kühlmodul und Kühlsystem.
In der Kühlsystementwicklung ist GT-COOL3D und die Koppelung mit GT-Suite-DoE bei TheSys ein unverzichtbares Entwicklungs-Tool.