Stromingsanalyse (Computational Fluid Dynamics, of kortweg CFD) speelt een concrete rol bij het ontwerpen en verbeteren van filters en afdichtingen door het gedrag van vloeistoffen en gassen in en rond deze componenten zichtbaar te maken. Waar fysieke prototypes duur en tijdrovend zijn, geeft een CFD-analyse voor filters en afdichtingen je al vroeg in het ontwerpproces inzicht in drukverliezen, lekpaden en stromingsverdelingen. In dit artikel beantwoorden we de meest gestelde vragen over de toepassing van CFD bij filters en afdichtingen.
Bij het ontwerp van filters gebruikt CFD een digitaal model van de filtergeometrie om te berekenen hoe een vloeistof of gas door het filtermedium stroomt. De simulatie laat zien waar de stroming ongelijkmatig is, waar drukopbouw optreedt en hoe de doorstroomweerstand zich verhoudt tot het filterrendement. Zo kun je het ontwerp optimaliseren voordat je een prototype bouwt.
In de praktijk begint een CFD-analyse voor filters met het opstellen van een rekenmodel op basis van de filtergeometrie, het medium en de randvoorwaarden, zoals inlaatdruk en vloeistofviscositeit. De software verdeelt het domein in kleine cellen en lost voor elke cel de stromingsvergelijkingen op. Het resultaat is een gedetailleerd beeld van:
Door meerdere ontwerpvarianten snel door te rekenen, verklein je het aantal fysieke testrondes en vergroot je de kans dat het eindproduct direct voldoet aan de gestelde eisen.
CFD lost bij afdichtingen specifiek problemen op die te maken hebben met lekstromen, drukopbouw in de afdichtingszone en het gedrag van het medium tussen de afdichtingsvlakken. Dit zijn precies de factoren die bepalen of een afdichting functioneert onder bedrijfscondities, maar die met fysieke metingen moeilijk direct te meten zijn.
Enkele veelvoorkomende stromingsproblemen die een CFD-analyse bij afdichtingen aanpakt:
Door deze problemen virtueel te analyseren, kun je de geometrie van de afdichting, de materiaalkeuze of de bedrijfscondities aanpassen voordat er sprake is van falen in het veld.
CFD en FEM zijn beide simulatiemethoden, maar ze analyseren verschillende fysische fenomenen. CFD richt zich op het gedrag van vloeistoffen en gassen, terwijl FEM (Finite Element Method) de mechanische spanningen en vervormingen in vaste materialen berekent. Bij filters en afdichtingen zijn beide methoden relevant, maar voor verschillende vragen.
Gebruik je CFD als je wilt weten hoe het medium stroomt, welke drukken optreden in de vloeistof of het gas, en waar lekstromen of stromingsverliezen ontstaan. Gebruik je FEM als je wilt weten hoe de filterbehuizing of het afdichtingsmateriaal reageert op mechanische belasting, druk of temperatuur.
In de praktijk vullen CFD en FEM elkaar aan. De drukbelasting die CFD berekent op een filterbehuizing, kun je als invoer gebruiken voor een FEM-analyse van de constructieve sterkte. Bij afdichtingen geldt hetzelfde: CFD levert de hydrodynamische drukken, FEM berekent de vervorming van het afdichtingsmateriaal. Samen geven ze een volledig beeld van het systeemgedrag.
CFD-analyse voor filters en afdichtingen wordt ingezet in vrijwel elke industrie waar vloeistoffen, gassen of poeders worden verwerkt of waar bewegende delen worden afgedicht. De methode is breed toepasbaar, maar heeft de meeste toegevoegde waarde in sectoren met hoge eisen aan betrouwbaarheid, hygiëne of efficiëntie.
Een CFD-analyse is zinvoller dan fysiek testen wanneer je meerdere ontwerpvarianten wilt vergelijken, wanneer de testomstandigheden moeilijk te reproduceren zijn, of wanneer fysiek testen gevaarlijk of kostbaar is. CFD geeft je volledige informatie over het gehele stromingsveld, iets wat sensoren in een fysieke opstelling nooit volledig kunnen meten.
Concrete situaties waarin CFD de voorkeur verdient boven fysiek testen:
Fysiek testen blijft waardevol voor validatie van het uiteindelijke ontwerp. De meest efficiënte aanpak combineert CFD in de ontwerpfase met gerichte fysieke tests voor verificatie.
Een CFD-analyse voor filters of afdichtingen verloopt in een vaste reeks stappen: van het opstellen van het geometriemodel tot het interpreteren van de resultaten. Het proces vraagt om duidelijke invoergegevens en een goede definitie van de vraagstelling vooraf.
Het gehele proces vraagt om werktuigbouwkundige expertise, zowel in het opzetten van het model als in het interpreteren van de uitkomsten. Onjuiste randvoorwaarden of een te grove mesh leiden tot resultaten die niet overeenkomen met de werkelijkheid.
Onze engineers voeren CFD-analyses uit als onderdeel van werktuigbouwkundige productontwikkeling en procesoptimalisatie. We combineren stromingsanalyse met FEM waar dat nodig is, zodat je een volledig beeld krijgt van het gedrag van je filter of afdichting onder werkelijke bedrijfscondities.
Wat we voor je kunnen doen:
We werken voor bedrijven in de farmaceutische industrie, food, machinebouw, high-tech en andere sectoren binnen de Nederlandse maakindustrie. Wil je weten wat een CFD-analyse voor jouw specifieke toepassing oplevert? Neem contact met ons op voor een gesprek op maat.
Over AKOS
AKOS is een advies- en ingenieursbureau gericht op het ontwikkelen van de industrie door het leveren van expertise en oplossingen op het gebied van mens, productie en technologie.
Menu
Terugbelverzoek
