Lichtbogensimulation mit ANSYS CFD

Im Rahmen des Fachseminars „Lichtbogensimulation mit ANSYS CFD“ wollen wir Ihnen die Möglichkeit geben, die Simulation, das heißt, den Weg von Geometriedaten bis zu bunten Bildern zu verstehen und auch selbst auszuprobieren. In Vorträgen am Vormittag werden wir Ihnen die notwendigen Grundlagen zur Simulation und zu experimentellen Möglichkeiten vermitteln, in der Kurzschulung am Nachmittag werden Sie selbst mit unserer Hilfe Ihr erstes einfaches Lichtbogen-Simulationsmodell aufsetzen und auswerten.

Lichtbögen spielen in verschiedenen Anwendungen eine Rolle: Beim Lichtbogenschweißen bringen sie die nötige Wärme in das System, bei elektrischen Schaltern behindern sie den Ausschaltvorgang. Als komplexes Phänomen verbinden Lichtbögen verschiedenste physikalische Bereiche: Strömungsmechanik und Thermodynamik bestimmen Strömung, Druck und Temperaturen, Plasmaphysik Teilchenkonzentrationen, Ionisationsgrad und Materialeigenschaften, Elektromagnetik das elektrische Feld, elektrische Ströme und Magnetfeld. Diese Teilbereiche sind eng miteinander gekoppelt, so dass eine realitätsnahe Betrachtung die Berücksichtigung aller Teilbereiche und ihrer Wechselwirkungen erfordert.

Die Simulation von Lichtbögen mit numerischen Verfahren ist aus diesem Grunde komplex und aufwändig, kann aber die grundlegenden physikalischen Größen und ihre Wirkungszusammenhänge in einer durch Messtechnik nicht erreichbaren Detaillierung aufzeigen. Hierdurch kann der Lichtbogen in seiner Umgebung, also z.B. mit der Gaszuführung im Schweißbrenner und dem entstehenden Metalldampf, dargestellt und untersucht werden.

Das kommerzielle Strömungssimulationsprogramm ANSYS CFX wurde in den letzten Jahren für die Simulation von Lichtbögen erweitert und wird von verschiedensten Universitäten und Unternehmen bereits hierzu eingesetzt. Viele erfolgreiche Beispiele für die Simulation von MSG-, WIG- und Plasmaprozessen und deren Nutzen für die Produkt- oder Prozessentwicklung wurden z.B. auf dem Dresdner Fügetechnischen Kolloquium 2012 vorgestellt.

Programmüberblick

Registrierung ab 9:30 Uhr, Beginn 10:00 Uhr

Teil I Fachvorträge
10:00 Begrüßung, Einführung
10:15 Messverfahren für Lichtbogenschweißprozesse
11:00 Kaffeepause
11:15 Grundlagen zur Lichtbogensimulation
12:00 Pause mit Mittagsimbiss

Teil II Kurzschulung - Lichtbogensimulation mit ANSYS CFX
13:00 Geometrie- und Gittererstellung
13:30 Simulation eines rotationssymmetrischen WIG-Lichtbogens mit Argon:

• Preprocessing,
• Lösung,
• Postprocessing

15:00 Modellverbesserungen:

• Hinzunahme des Außengases Luft
• Berücksichtigung der Festkörper
• Berücksichtigung von Metalldampf

16:00 voraussichtliches Ende der Veranstaltung