Ihr professioneller Dienstleister für  Strömungssimulationen In Kühlräumen, Öfen oder Räucherkammern können sich sehr komplexe Strömungsfelder einstellen. Diese bestimmen u.a. die Temperatur- und Feuchtigkeitsverteilung innerhalb der Anlagen. Mit Werkzeugen der Strömungssimulation sind  die Zusammenhnge auch ohne aufwändige Messungen darstellbar. Die technische Entwicklung der Luft- und Raumfahrt ist seit jeher stark verbunden mit dem immer größer werdenden   Wissen über das Verhalten der Luft beim Umströmen eines Flugobjekts. Die Aerodynamik ist ein Teilgebiet der   Strömungsmechanik, die sich mit der Bewegung aller gasförmigen und flüssigen Stoffe beschäftigt. Da diese Fluide in  der Lage sind sowohl Kräfte und Energie als auch Masse zu transportieren, ist die Strömungsmechanik die Basis der  meisten Ingenieurdisziplinen. Strömungen können in ihren unendlichen Erscheinungsformen sehr komplex sein.  Deshalb sind die mathematischen Darstellungen, die Strömungen beschreiben, die so genannten Navier-Stokes-  Gleichungen, recht kompliziert. Deren Lösung kann allerdings mithilfe von Computern herbeigeführt werden, wodurch  Strömungen vollständig simulierbar sind. Diese numerische Form der Strömungsmechanik wird, ausdem Englischen  stammend, CFD (Computational Fluid Dynamics) genannt. Bei CFD versucht der Computer an sehr vielen diskreten  Punkten in einem Rechengitter (Abb. 1) über Algorithmen die Navier-Stokes-  Gleichungen zu lösen. Bei einer komplexen 3D-Geometrie sind häufig mehrere  Millionen Gitterpunkte nötig. Allerdings sind CFD-Berechnungenmit modernen  Computern mit akzeptablen Berechnungszeiten durchführbar. Mithilfe dieser  Methode können  Grundlagenforschung, Gesamtanalysen, Parameterstudien  und Fehlerdiagnosen bereits in der Konzeptphase rein virtuell durchgeführt  werden. Dadurch lässt sich die Anzahl der sehr kosten-und zeitintensiven  Zyklen von Prototypenbau und -test bis zum gewünschten Ergebnis deutlich  reduzieren. Während in der Luft- und Raumfahrt  CFD seit Jahren ein Standardwerkzeug in der Forschung und Entwicklung ist,  wird in den technischen Disziplinen, in denen die Abhängigkeit des Prozesses  von der Strömungsmechanik erst auf den zweiten Blick erkennbar ist, CFD  bisher seltener eingesetzt. Der Einfluss der Strömungsmechanik und  Anwendungen von CFD in der Lebensmitteltechnik soll hier anhand von  vereinfachten Beispielen verdeutlicht werden. Aufgrund der Einbauten und der Produkte können sich in Kühlhäusern,  Öfen und Räucher- und Reifekammern sehr komplexe Strömungsfelder einstellen. Dieses bestimmen die Temperatur-  und Feuchtigkeitsverteilung sowie die Konzentrationsschwerpunkte möglicher Zusatzstoffe. Diese lokalen Größen  bestimmen die Produktionskapazität und die Produktqualität. Eine experimentelle Bestimmung der lokalen Größen  wäre nur mit verschiedenen Messungen an sehr vielen zugänglichen Mess-positionen möglich. Bei CFD-Berechnungen  liegen alle relevanten Größen an jedem Punkt im Raum vor. Abb. 2 zeigt die Verteilung von Rauch in einer  Räucherkammer, die sich aus dem simulierten Geschwindigkeitsund Tem-  peraturfeld ergibt.   Weiteres Beispiel ist der Verteilerkopf einer Pökelmaschine, der Flüssigkeit auf  viele Nadeln verteilt und diese durch Senken des Kopfes in das Produkt  injiziert. Durch Simulieren der Strömung in dem Verteilerkopf und in den  Nadeln kann das Strömungsfeld mithilfe von Vektoren visualisiert werden  (Abb. 3), womit die zu erwartenden Betriebseigenschaften abgeleitet werden  können. Diese sind in erster Instanz  die Homogenität der Verteilung des  Volumenstroms durch die Nadeln,  welche die Qualität des Pökel-  prozesses beeinflusst. Das Strö-  mungsfeld im Kopf und den Nadeln  bestimmt außerdem den Strömungs-  widerstand und somit den benötigten Druck, den der Kompressor leisten  muss. Ein weiteres Merkmal ist die Wahrscheinlichkeit der Anlagerung und  Verkrustung von Partikeln im Injizierkopf, sodass dieser gereinigt werden  muss, was zu Kosten führt. Primäre Ursache von Ablagerungen sind  Wirbelgebiete, die durch die Simulation aufgespürt  werden können.   Das dritte Beispiel beschreibt eine Formmaschine für Gebäck, Nudeln oder  Fleisch. Dort ist die Temperatur des Produkts beim Durchwandern der  Bearbeitungszone von besonderer Bedeutung. Da die Fluidströmung mit der  Maschine in thermischer Wechselwirkung steht, muss nicht nur die Strömung  selbst, sondern auch der  Wärmetransport bestimmt werden. Abb. 4 zeigt  diese Temperaturverteilung zu einem beliebigen Zeitpunkt, wobei rote Farben  hohe und blaue Farben tiefe Temperaturen repräsentieren. Da bei diesen  CFD-Berechnungen die Strömungsgrößen nicht nur an jedem Ort sondern  auch zu jedem Zeitpunkt vorliegen, können die Zeitspannen bis zum  Erreichen des Betriebspunktes nach dem Anfahren sowie die Menge oder die  Qualität der Produkte an den verschiedenen Auswurföffnungen bestimmt  werden. Niederlassungen: Niederlande Leeghwaterstraat 21 2628 CA Delft Tel.: +31 15 278 2907 Deutschland Weenermoorer Str. 193 26826 Weener Tel.: +49 4953 922 969 Beratendes Ingenieurbüro für Wärme- und Strömungstechnik Virtuelle Strömungen Möglichkeiten von Strömungsberechnungen in der Lebensmitteltechnik Lebensmitteltechnik www.lebensmitteltechnik-online.de Abb. 1 Abb. 2 Abb. 3 Abb. 4