Entwicklung einer Toolbox zur zwei- und dreidimensionalen instationären thermischen Bauteilsimulation mit KARDOS

Zwei- und dreidimensionale dynamische thermische Bauteilsimulationen unter Berücksichtigung instationärer klimatischer Randbedingungen können das reale Bauteilverhalten in guter Näherung abbilden. Bisherige Werkzeuge zur mehrdimensionalen thermischen Bauteilsimulation weisen häufig Einschränkungen in den abzubildenden Bauteilgeometrien und -topologien auf oder können bzgl. zusätzlicher physikalischer Effekte (z. B. hygrothermisches Bauteilverhalten) nicht erweitert werden. Aus diesem Grund wurde auf Grundlage des allgemeinen FEM-Werkzeugs KARDOS, mit welchem Multiphysics-Probleme modelliert werden können, eine Toolbox zur thermischen Bauteilsimulation erstellt. Diese erlaubt die Eingabe nahezu beliebiger zwei- und dreidimensionaler Bauteilgeometrien in ein objektorientiertes Bauteilmodell. Ausgehend von diesem Bauteilmodell wird über einen Präprozessor die Vernetzung des Berechnungsgebiets für die FEM-Simulation mit KARDOS automatisch durchgeführt. An Hand einiger Fallbeispiele wird die KARDOS-basierte Toolbox zur Bauteilsimulation demonstriert.

2D and 3D dynamic thermal simulations of building components in combination with transient climate boundary conditions can approximate the real behaviour of a building component. The usual tools for multidimensional building component simulation are limited in the component geometry and can not be extended for multiphysics problems (e.g. hygrothermal analysis). For this reason, a toolbox for thermal component simulation, based on the FEM-tool KARDOS, was developed. This toolbox comprises a pre-processor, which is able to define and to discretise 2D and 3D complex component models. Starting from these models, the input files of KARDOS are generated automatically. Some applications shall illustrate the operating principle of the toolbox.