Simulationssoftware Thermische Simulation und Fluid-Strömungssimulation optimieren

Ein wesentlicher Vorteil der Simulation ist die Optimierung. Der Beitrag beschreibt einen automatisierten Prozess bei der thermischen Simulation und der Strömungssimulation, der schneller zu einem verfolgbaren Ergebnis führt als manuelle „Was wäre wenn“-Methoden.

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CTX Thermal Solutions GmbH

IBR Leiterplatten GmbH & Co. KG

Die Simulation beschleunigt die Arbeit eines Designers erheblich, da wenige Mausklicks das Erstellen und Testen eines Großteils des Entwicklungsprozesses ersetzen. Außerdem können Software-Prototypen schneller und genauer als ihre Hardware-Äquivalente gebaut werden. Gleichzeitig spart das virtuelle Prototyping Kosten.

Ein wesentlicher Vorteil der Simulation wird jedoch zu oft übersehen: die Optimierung. Deren Nutzen ist weniger offensichtlich und nicht so bekannt, aber genauso wichtig wie der reine Kostenaspekt. Der Wert des Ausprobierens diverser Konfigurationen ist jedem Ingenieur klar. Zeitliche Gründe schränken jedoch fast immer die Möglichkeiten der Designer ein, so viel wie sie wollen zu untersuchen.

Die Ansätze zur Optimierung können von einer Designabteilung zur nächsten variieren. Es ist leicht, eine „Was wäre wenn“-Simulation ablaufen zu lassen, die Ergebnisse zu überprüfen, manuelle Änderungen bei einigen Variablen vorzunehmen und diesen Vorgang solange zu wiederholen, bis die Zeit abgelaufen oder die Geduld erschöpft ist.

Natürlich ist dies ein langwieriges Verfahren, außer der grundlegenden Simulationsumgebung erfordert es aber keine speziellen Werkzeuge.

Alternativ könnte das Simulationswerkzeug Grundfunktionen zur Ablaufsteuerung enthalten, die den Schritt automatisiert, der die Variablen verändert und die Simulation wiederholt. Der Anwender bestimmt die Variable und setzt eine Reihe von Werten. Das Werkzeug inkrementiert innerhalb dieser Werte und meldet alle numerischen Ergebnisse.

Soweit das funktioniert, erhält man so wichtige Informationen, allerdings sind diese auch ziemlich eindimensional. Zur Ausführung einer zweiten Variablen muss der Anwender eine Reihe neuer Simulationen definieren und ablaufen lassen.

„Guess and Check“-Strategie oder wirkliche Optimierung

Einige führende Simulationswerkzeuge beinhalten Automatisierungs- und algorithmische Funktionen, die iterative Designstudien auf einen neuen Level heben. Designer gehen über das simple Was-wäre-wenn-Testen hinaus und verwenden Werkzeuge, die ihre eigene Intuition ergänzen und einen pragmatischen Weg bieten, um Designs hinsichtlich Leistungsfähigkeit, Kosten, Zeit oder alle drei zu optimieren.

Es gibt eine Trennlinie zwischen Was-wäre-wenn-Tests und Optimierung. Ein Was-wäre-wenn-Test ist keine tiefgehende Analyse, sondern eher eine „Guess and Check“-Strategie, bei der der Designer einige Variablen ausprobiert und hofft, dass sich die Leistungsfähigkeit eines Designs verbessert. Die Leitintelligenz kommt vom Verstand des Ingenieurs und die Setup-Schritte werden oft manuell ausgeführt.

Natürlich liefert dieser Ansatz nur sehr wenig Datenpunkte und in Wahrheit ist es schwierig zu wissen, ob das Endergebnis wirklich optimal ist. Wie viele Schätzungen sind „genug“?

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