Jede Simulation besteht aus den folgenden vier Schritten:

• Erstellung eines 3D CAD-Modells der Geometrie, die mit dem Fluid in Kontakt kommt.
• Ausgehend von diesem CAD-Modell wird das Rechengebiet durch ein Rechennetz diskretisiert. Je nachdem, welche Software eingesetzt wird, wird das Netz aus Hexaedern, Tetraedern oder Polyedern oder einer Kombination dieser Elemente aufgebaut. Speziell muss darauf geachtet werden, dass die Grenzschicht in Wandnähe korrekt aufgelöst wird. Ein qualitativ hochstehendes Rechennetz ist die Voraussetzung für zuverlässige Simulationsergebnisse.
• Bevor eine Simulation gestartet werden kann, sind die Randbedingungen und Fluideigenschaften zu definieren. Die Turbulenz wird durch die Verwendung eines Turbulenzmodelles berücksichtigt, während bei Mehrphasenströmungen die Eigenschaften der Phasen sowie die Interaktion zwischen diesen durch weitere physikalische Modelle berücksichtigt werden müssen. Bei Turbomaschinenanwendungen kommen Interface Modelle zum Einsatz, um den Übergang der Strömung vom rotierenden zum stehenden Bezugssystem, oder umgekehrt, wiederzugeben.
  Simulationen von komplexen Geometrien oder kompletten Maschinen benötigen Rechennetze, die aus mehreren Millionen Elementen bestehen und zudem müssen oft auch transiente Effekte berücksichtigt werden. Um die Rechenzeit dennoch in einem vernünftigen Rahmen zu halten, werden CFD-Berechnungen parallel auf mehreren Prozessoren verteilt gerechnet.
• Nachdem eine Strömungssimulation konvergiert ist, gilt es, eine sehr grosse Datenmenge auszuwerten und den Bedürfnissen entsprechend zu analysieren. Je nach Projekt besteht die Auswertung aus 2D und 3D Ansichten des Strömungsfeldes, transienten Animationen (Filmsequenzen), der Berechnung von charakteristischen Kennzahlen (z.B. Wirkungsgrad, Verluste, Wärmeübergang, Leistung usw.) und der Analyse von kritischen Strömungsphänomenen, wie z.B. Wirbelstrukturen.
  Eine solche Auswertung kann automatisiert werden, um für weitere Betriebspunkte oder bei einer Geometrieoptimierung wieder verwendet zu werden.

Die automatische Optimierung umfasst alle vier oben aufgeführten Schritte. Definierte Zielgrössen, wie z.B. Minimierung des Drucks oder Maximierung des Wirkungsgrades, werden vom Optimierungsalgorithmus verarbeitet mit dem Ziel, die Geometrie iterativ zu einem optimierten Design zu gestalten.

Für Struktursimulationen kommt die Finite Elemente Methode (FEM) zur Anwendung. Bei Bedarf kann CFD mit FEM gekoppelt werden, um Fluid-Struktur Interaktionen zu untersuchen.

Hardware

Der Bereich Strömungstechnik von Sulzer Innotec verfügt über ein eigenes Linux Rechencluster bestehend aus 116 Prozessoren, bzw. 238 Cores und 500GB of RAM. Für das Aufsetzen der Simulationen sowie für die Auswertungen steht jedem CFD Ingenieur eine mit zwei Prozessore ausgerüstete Grafik-Workstation zur Verfügung.

Ein Batch-Queuing-System regelt die Auslastung des Rechenclusters und stellt eine optimale Nutzung der zur Verfügung stehenden Rechnerkapazitäten sicher. Dank einem eigenen Backup- und Archivierungssystem werden die Vorgaben der Qualitätssicherung erfüllt.