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Inpartik - the art of simulating matters
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SMOOTHED PARTICLE HYDRODYNAMICS (SPH)

 

Die SPH-Methode ist ein moderner Ansatz der Simulation von Flüssigkeits- oder Gasströmungen aber auch von Festkörperverformungen. So erlaubt sie auch die virtuelle Analyse komplexer Verformungs- oder Trennvorgänge wie sie z.B. bei der spanenden Bearbeitung von Metallbauteilen auftreten. Bei solchen Bearbeitungsprozessen werden kompakte Bauteile in mehrere oder auch ganz viele Teile (Späne) zertrennt – ein Vorgang der mit klassischen Simulationsmethoden wie der Finite Elemente Methode (FEM) kaum beherrschbar ist.


Im Bereich der Strömungssimulation können mit SPH im Gegensatz zu klassischen CFD-Methoden auch hochdynamische Fluidbewegungen mit freien Oberflächen und mehreren Phasen simuliert werden. Die Methode ist besonders geeignet für Vorgänge, bei denen schwappen, spritzen und die Wechselwirkung von Flüssigkeiten mit bewegten Bauteilen eine dominante Rolle spielen. Derartige hochdynamischen Strömungsprozesse sind in der Anwendung häufig anzutreffen. Hier stoßen herkömmliche Simulationsverfahren im Bereich der CFD schnell an ihre Grenzen. SPH bietet eine attraktive Alternative.


Im Gegensatz zu anderen Methoden der Kontinuumssimulation besteht ein deutlicher Vorteil der SPH-Methode  in der Möglichkeit elastischen Festkörpern und Flüssigkeiten in einer Simulation gemeinsam abzubilden, denn SPH erlaubt die Modellierung beider Medien mit dem gleichen Simulationsansatz. Ein solch monolithischer Ansatz ist numerisch deutlich stabiler als eine heterogene Fluid-Struktur-Kopplung von FEM und herkömmlichen CFD Methoden. Durch die problematische Anforderung getrennte Programme mit verschiedenen Ansätzen für Festkörper und Fluid zu verbinden, sind die auftretenden numerischen Instabilitäten dort meist nur schwer beherrschbar.


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