CFD-Studie der aeraulischen Effekte in einer Glashütte.

Erstellung des digitalen Zwillings

Für diese Studie wurde der gesamte Standort von Veauche mit einer 3D-Software nachgebildet. Die 3D-Nachbildung des Standorts ergibt einen digitalen Zwilling. Damit die CFD-Studie korrekt ist, bildet er getreu die Gesamtheit der Luftvolumen, die Architektur des Gebäudes sowie die Öfen und die IS-Maschinen ab.

Zudem berücksichtigen die Ergebnisse zahlreiche physikalische Phänomene wie die Strahlungstemperaturen der Wände, den aus den Fertigungsprozessen resultierenden thermischen Auftrieb, den Winddruck, die Anordnung und die Eigenschaften der Strömungswiderstände der Luft sowie das Vorhandensein mechanischer Systeme, die Luft umwälzen.

Die Erstellung eines sehr detaillierten digitalen Zwillings ermöglicht es uns, Berechnungen mit großer Präzision durchzuführen und so schnell potenzielle thermische Probleme zu identifizieren. Indem wir diese Ergebnisse aus einer globalen oder lokalen Perspektive analysieren, können wir eventuelle Probleme vorhersehen und innovative Lösungen erarbeiten, die sich an die verschiedenen identifizierten Komplikationen anpassen.

Beschreibung der IS-Maschinen

Die IS-Maschinen sind Maschinen für das Formen des Glases. Zu Beginn wird die Maschine vom Vorherd aus über einen Verteilungskanal, genannt Feeder, mit Glas versorgt. Die Rolle des Feeders besteht darin, das Glas mit der von der Formmaschine geforderten Temperatur zum Verteiler zu bringen und dabei die Homogenität der Temperatur im gesamten Querschnitt des Glases sicherzustellen.

Angesichts der sehr hohen Temperaturen, die in diesen Maschinen im Spiel sind, bilden sie ebenso wie die Öfen einen wesentlichen Punkt der Studie. EOLIOS schlägt vor, die thermo-aeraulischen Ströme rund um diese Maschinen zu untersuchen, im Hinblick auf die durch aeraulische Schächte gewährleistete natürliche Belüftung und die Wärmeabgabe des Glases. Da diese Maschinen in Kontakt mit den Bedienern stehen, ist hinsichtlich der Einhaltung der Arbeitsbedingungen dieser Personen Wachsamkeit geboten.

Wichtigste erhaltene Ergebnisse

Bei den CFD-Simulationen hat sich das EOLIOS-Team auf die natürliche Belüftung der Glashütte sowie auf die Temperaturen im Inneren der Fabrik konzentriert. Zunächst konnte EOLIOS feststellen, dass der Dachaufbau überhitzt war, mit Temperaturen in der Größenordnung von 50 °C. Es ist daher notwendig, dass dieser im oberen Teil Lamellen aufweist, um die Stagnation der warmen Luft zu begrenzen.

Diese Analyse hat es auch ermöglicht, den Hauptantrieb der Luftbewegungen im Volumen des Gebäudes aufzuzeigen. Tatsächlich erwärmt die Wärmeerzeugung durch den Prozess auf Höhe des Ofens und der IS-Maschinen die Luftmassen, die dann durch thermischen Auftrieb (Kamineffekt) und durch die Belüftung der Prozesse in Bewegung gesetzt werden.

Anschließend hat sich die Studie mit dem Fall der thermo-aeraulischen Ströme der IS-Maschinen befasst. In der aktuellen Konfiguration des Gebäudes erscheint dies in Abwesenheit natürlicher Öffnungen nicht optimal. Eine Studie über die Diffusion von Schadstoffen wurde ebenfalls durchgeführt, um zu überprüfen, dass die Abfuhr der Schmierrauchgase der IS-Maschinen korrekt erfolgt ; diese wurde als den Sicherheitsnormen entsprechend beurteilt.

Die Vorteile der CFD-Simulation für die Glashütten

Die numerische Simulation eröffnet neue Perspektiven für die Konstruktionsbüros. Sie ermöglicht es, eine große Anzahl von Szenarien vorherzusehen und folglich alle mit einer schlechten Auslegung verbundenen Unwägbarkeiten zu beherrschen. Im Falle der Glashütten ermöglicht die multiphysikalische Modellierung, die Gesamtheit der Phänomene zu berücksichtigen, die den thermo-aeraulischen Strömen zugrunde liegen.

Dank ihrer Rechenserver können die Modelle von EOLIOS in ihrer Gesamtheit mit großer Präzision in kurzer Zeit simuliert werden. Im Übrigen ermöglicht es die Erfahrung von EOLIOS in der allgemeinen Aeraulik unserem Team, im Falle von Überhitzungsproblemen innovative und relevante Lösungen vorzuschlagen. CFD-Simulationen in Ihren Auslegungsprozess zu integrieren, bedeutet, Experten der Strömungsmechanik, der Thermik und der numerischen Simulation heranzuziehen, um sicherzustellen, dass in Zukunft kein Problem auftritt.

Video-Synthese der Studie

Unsere CFD-Ingenieurstudien haben es ermöglicht, die Wärme- und aeraulische Übertragung zu simulieren, die in der Umgebung der Glashütte stattfindet. Dies umfasst die Bewertung der Temperaturen und der Luftgeschwindigkeiten in den verschiedenen Zonen der Glashütte sowie die Drücke, die Verschmutzungsrate und die CO₂-Rate. Die CFD-Simulationen wurden auch verwendet, um die Luftqualität im Inneren der Glashütte zu bewerten und die Schadstoffpegel innen und außen zu schätzen. Dies hilft zu bestimmen, ob das Belüftungssystem ausreichend wirksam ist, um akzeptable Schadstoffpegel aufrechtzuerhalten.

Letztlich konnte EOLIOS die Auslegung der Öffnungen der natürlichen Belüftung im Rahmen der Erweiterung und der Sanierung der Fabrik realisieren.