Abstract
- Additiv gefertigte Strukturen, insbesondere Gyroidgitter, zeichnen sich durch ihre einzigartige Geometrie aus, die erhebliche Vorteile für die Effizienz und Leistungsfähigkeit von Wärmeübertragern bietet. Ziel dieses Beitrags ist die Entwicklung einer innovativen Vernetzungsstrategie, die eine präzise numerische Simulation der Wärmeübertragung in diesen Strukturen ermöglicht. Der Fokus liegt auf der effizienten Nutzung moderner numerischer Simulationswerkzeuge (CFD) in Kombination mit der am Laserinstitut der Hochschule Mittweida (LHM) entwickelten Mikro-SLM-Technologie, die die Fertigung hochpräziser Geometrien aus 316L-Edelstahl erlaubt. Neben der impliziten Konstruktion konzentriert sich der Beitrag auf spezifische Vernetzungsstrategien im Preprocessing der CFD-Simulation. Dazu gehören die Iteration von Wachstumsraten zur Grenzschichtvernetzung, insbesondere für das SST-k-omega-Turbulenzmodell, sowie das Wrapped-Meshing mit Interfacebildung und die Optimierung von Aspektverhältnissen bei Polyhedralen Elementen. Diese Techniken verbessern die Netzqualität erheblich und fördern die Lösungskonvergenz, was zu einer robusteren Abbildung physikalischer Prozesse führt. Die Ergebnisse zeigen, dass die entwickelte Vernetzungsstrategie den Rechenaufwand deutlich reduziert, ohne die Genauigkeit der Simulationsergebnisse zu beeinträchtigen. Experimentelle Validierungen am Prüfstand bestätigen die Simulationsergebnisse und zeigen das Potenzial für die industrielle Umsetzung innovativer Wärmeübertrager.