Optimizing ­Design Using CFD

Zu den Aufgaben von Bauingenieuren und Architekten gehört die Planung von Gebäuden. Deren Leistungsfähigkeit im Betriebszustand hängt jedoch stark von den charakteristischen Eigenschaften der Wasser- bzw. Luftströme im Innern oder im Umfeld dieser Konstruktionen ab. So ­wird zum Beispiel der Wärmekomfort in einem Theater von den jeweiligen Strömungsgeschwindigkeiten und Temperaturwerten der Raumluft beeinflusst, die ihrerseits auf der Positionierung der Lüftungsgeräte basieren, während die Wasserverschmutzung in einer Marina durch die Wasser­austauschrate mit den umliegenden Gewässern bestimmt wird, die wiederum von der Ausrichtung der Hafeneinfahrt abhängt. 

Bei Computational Fluid Dynamics bzw. CFD-Modellen handelt es sich um Werkzeuge, die diese Umweltströme simulieren, indem sie entsprechende Gleich­ungen aus den Bereichen Strömungsmechanik, Wärme­über­tra­gung und Schadstofftransport lösen. CFD-Modelle stellen Hochrechnungen ­im Hinblick auf die Verteilung von Wasser- oder Luft­strömungs­geschwin­dig­­keiten sowie sonstige charakteristische Werte wie Temperatur oder Schadstoffkonzentration an und beschreiben damit die qualitativen Eigen­­schaften einer Konstruktion. Im Anschluss daran können auf Basis dieser Werte die entsprechenden Leistungskriterien (z. B. Wärmekomfort oder Verschmutzung) bestimmt werden. 

CFD-Modelle versetzen Bauingenieure und Architekten in die Lage, ­Planungsalternativen für neue Konstruktionen (unter Berücksichtigung ­der tatsächlichen Größenverhältnisse) zu untersuchen und am Ende ­die effektivste Lösung auszuwählen. Darüber hinaus können damit verschiedene Lösungsansätze zur Modifizierung bestehender Konstruk­tionen im Hinblick auf eine Erhöhung des gegebenen Leistungspotentials analysiert werden. 

Im Rahmen des Vortrags wurden die wichtigsten Merkmale der CFD-Mo­dellierung aufgezeigt und es wurde eine Reihe von CFD-Projekten vorgestellt, die am Lehrstuhl für Wasserwirtschaft und Umweltingenieurwesen ­(Department of Water Resources and Environmental Engineering) der National Technical University of Athens (NTUA) durchgeführt wurden