CFD-Simulation Komfort und Sicherheit auf Sesselbahnen

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Doppelmayr Seilbahnen GmbH

Altair Engineering GmbH

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Um das aerodynamische Verhalten ihrer Sesselmodelle bei Gegen- und Seitenwind zu analysieren, setzt die Doppelmayr Gruppe auf die CFD-Simulationstechnologie von Altair. Gemeinsam entwickelten sie eine präzise und schnelle Methode,  um Windkanaltests zu ergänzen und zu verbessern – mit überzeugenden Ergebnissen, die Zeit und Kosten sparen.   

Die Doppelmayr Gruppe ist ein internationaler Hersteller von Seilbahnen und innovativen Transportsystemen für Skigebiete, den städtischen Nahverkehr, und Freizeitparks. Heute planen, entwickeln, konstruieren, fertigen, bauen und betreuen mehr als 3.500 Mitarbeiter weltweit innovative Projekte. So hat die Doppelmayr Gruppe bereits über 15.600 Seilbahnen in 96 Ländern realisiert. Dazu gehören leistungsstarke Seilbahnen für den Personen- und Materialtransport, effiziente Intralogistiksysteme und kreative Erlebniskonzepte. Vom Seilbahnpionier zum Weltmarktführer – die Geschichte des Unternehmens ist geprägt von visionärem Denken und umfassender Erfahrung. Zur Realisierung von Produktinnovationen setzt Doppelmayr die modernen Lösungen von Altair ein.

Herausforderung  aerodynamisches Verhalten 

Skigebiete in hochgelegenen Bergregionen sind oft herausfordernden Wetterbedingungen, wie zum Beispiel hohen Windlasten, ausgesetzt. Aus diesem Grund ist es notwendig, eine gründliche Analyse der auf die Transportsysteme wirkenden Kräfte durchzuführen. In der Regel werden physikalische Windkanaltests durchgeführt, um das aerodynamische Verhalten eines Fahrzeugs (zum Beispiel Sessel) zu untersuchen. Für die Gewährleistung dessen Leistungsfähigkeit und der Sicherheit der Passagiere spielt dies eine entscheidende Rolle.

Windkanaltests sind jedoch komplex, teuer und zeitaufwendig. Um die Anzahl der Tests zu reduzieren, benötigte Doppelmayr vorab aussagekräftige Simulationsergebnisse, die es ermöglichen würden, den erzeugten Luftwiderstand genau zu berechnen, eine umfassende Analyse des Strömungsfeldes um die Sessel durchzuführen und die aerodynamische Leistung verschiedener Konfigurationen unter unterschiedlichen Betriebsbedingungen zu vergleichen. Die Doppelmayr-Ingenieure, die Erfahrung im Umgang und Einsatz der Altair-Technologie haben, wandten sich an Altair, um eine Lösung zu finden.

CFD-Simulation

Altair und Doppelmayr arbeiteten gemeinsam an einer Studie mit Altair ultraFluidX, einer Software, die Teil der Altair HyperWorks Design- und Simulationsplattform ist und die für die Untersuchung der externen Aerodynamik und turbulenter Strömungen um komplexe Geometrien entwickelt wurde. Diese Studie umfasste mehrere Simulationen an verschiedenen Sesselmodellen, um die Auswirkungen von zwei zentralen Faktoren zu untersuchen:  

• die Position der Wetterschutzhaube (sowohl offen als auch geschlossen)   
• unterschiedliche Anströmungsrichtungen auf den Sessel 

Die Studie untersuchte auch das aerodynamische Verhalten der Sessel bei Gegen- und Seitenwind. ultraFluidX, das sich durch eine hocheffiziente Implementierung der Lattice-Boltzmann-Methode (LBM) und eine 100-prozentigen GPU-Beschleunigung auszeichnet, ermöglichte umfassende und schnelle Simulationen über Nacht auf einem einzigen Server. Diese Kombination aus Geschwindigkeit, Automatisierung und Genauigkeit war von entscheidender Bedeutung, ebenso wie die Eigenschaft der Software, groß angelegte, hochpräzise Volumenmodelle mit minimalem Benutzereingriff zu verarbeiten. Dieser optimierte Modellvorbereitungsprozess – der weniger manuelle Eingriffe bei der CAD-Dateivorbereitung erfordert, wobei die detaillierten und komplexen Eigenschaften der ursprünglichen Geometrie erhalten bleiben – zeichnet ultraFluidX gegenüber herkömmlichen CFD-Methoden aus.

Ergebnisse, die überzeugen

Die mit ultraFluidX durchgeführten Simulationen erwiesen sich als äußerst erfolgreich und zeigten eine hohe Übereinstimmung mit den Ergebnissen der Windkanaltests. Dabei lag die Abweichung der berechneten Widerstandswerte – die für das Verständnis von Luftströmung und Widerstand entscheidend sind – in Benchmark-Fällen bei weniger als  5 Prozent. Diese hohe Genauigkeit ist ein immenser Fortschritt, denn sie trägt dazu bei, den Zeit- und Kostenaufwand im Vergleich zu herkömmlichen Windkanaltests erheblich zu reduzieren. Darüber hinaus ermöglichen die fortschrittlichen Post-Processing-Eigenschaften von ultraFluidX eine detailliertere Analyse des aerodynamischen Verhaltens von Sesselmodellen, die über das hinausgeht, was derzeit mit physikalischen Tests nur mit großem Aufwand möglich ist.