Kopplung von CFD- und FEM-Programmen

Wie kann man das Verhalten von Tragwerken im Brandfall unter Anwendung von Fire Dynamics Simulator (FDS) und einem Finite Elemente Methoden (FEM) Programm untersuchen? In der praktischen Anwendung findet man dazu bisher nur individuelle Lösungsansätze. Eine allgemein gültige und anerkannte Vorgehensweise existiert bisher nicht. Der in FDS implementierte Ansatz von Ulf Wickström mittels der Ausgabe „Adiabatic Surface Temperature“ zur Berechnung des Wärmeübergangs auf und die Temperaturentwicklung in Bauteilen stellt eine Grundlage für ein Datenaustausch dar. Die Kopplung der Programme muss(te) bisher vom Anwender selbst vorgenommen werden. In den vergangenen Monaten gab es hierzu einige bemerkenswerte Entwicklungen, die für den täglichen Einsatz eine Erleichterung darstellen können.

Fire-ThermoMechanical Interface (FTMI)

Julio Cesar Silva entwickelte das Fire-ThermoMechanical Interface (FTMI), dass das Adiabatic Surface Temperature (AST) Konzept von Ulf Wikström (SP Report 2009:19 [pdf]) nutzt, um eine Schnittstelle zwischen FDS und dem FEM-Programm ANSYS zu bilden. Dabei wird der Netto-Wärmestrom, der in FDS ermittelt wird, in der FEM Umgebung durch den Transfer der ermittelten Adiabatic Surface Temperature (AST) und dem Wärmeübergangskoeffizient (h) verwendet, um die Oberflächentemperatur durch das FEM-Programm für jeden Zeitschritt zu ermitteln. Zur Kommunikation zwischen FDS und dem FEM-Programm wird dafür die von FDS erstellte BNDF-Datei ausgelesen und die AST und der Wärmeübergangskoeffizient für die zu betrachtende Bauteiloberfläche ausgelesen. Seine Schnittstelle stellte Julio Cesar Silva auf der Fire and Evacuation Modeling Technical Conference von Thunderhead Engineering im Jahr 2014 vor.

Der Quellcode von FDS2FTMI ist seit einigen Wochen im Repository von FDS enthalten.

FDS-SAFIR Interface

Nicola Tondini und Jean-Marc Franssen von der University of Liège arbeiten ebenfalls an einer Schnittstelle für das Programm SAFIR. Der aktuelle Stand dieser Entwicklung ist nicht weiter bekannt.

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