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Partikelbasierte Fluidsimulation: Abkühlung mit virtuellen Wasseranwendungen

Veröffentlicht: September 15, 2025 · 6 Min. Lesezeit

Die realistische Simulation von Wasser spielt in vielen Bereichen der Strömungsdynamik eine entscheidende Rolle, sei es in der Automobiltechnik beim Wassermanagement von Fahrzeugen, im Bauwesen zur Analyse von Dammbrüchen und Wellenphänomenen, in der Haushaltsgeräteindustrie bei Geschirrspülern oder in der Verfahrenstechnik rund um Reinigung und Verpackungsprozesse.

Doch bei den heißen Temperaturen der letzten Monate in Deutschland dachten wir uns: Wir könnten auch sommerlich inspirierte Wassersimulationen aufsetzen, um eine virtuelle Abkühlung zu erzeugen.

In diesem kurzen Artikel werfen wir einen Blick auf eine Reihe verspielter, wasserinspirierter Simulationen, die Flüssigkeitsbewegung lebendig machen. Von kristallklaren Poolwellen über kaskadierende Fontänen bis hin zu energiegeladenen Spritzern, jede Simulation basiert auf partikelgestützter Fluiddynamik und fängt unterschiedliche Facetten von Wasser in Bewegung ein. 

Die Simulationen wurden mit der impliziten Smoothed-Particle-Hydrodynamics (SPH)-Methode von PreonLab durchgeführt – ein gitterfreier Ansatz, bei dem das Wasser als Millionen interagierender Partikel modelliert wird. Mit PreonLab lassen sich nicht nur Interaktionen von Wasser mit festen Körpern darstellen, sondern auch Wechselwirkungen mit Newtonschen und nicht-Newtonschen Flüssigkeiten, mit starren und sogar verformbaren Körpern. Ein starkes Werkzeug also, für Ingenieure, Designer und Kreative, die sowohl realistische Berechnungen als auch faszinierende Visualisierungen benötigen.

PreonLab Water Simulation Blog Header

Hier eine kleine Auswahl an sommerlich inspirierten Wasserszenen, die eine perfekte digitale Erfrischung für heiße Tage anbieten soll.

Video 1: Ein stiller Pool, in den eine Kugel hineinfällt, die dadurch Spritzer und Wellenringe erzeugt.

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Video 1: Fallende-Kugel-Simulation

Video 2 zeigt einen „Splash Coaster“, der ins Wasser stürzt, spektakuläre Spritzer erzeugt, und durch die Aufprallkräfte abgebremst wird. Die Simulation setzt Rigid Body Dynamics ein.

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Video 2: Simulation eines Splash-Coasters.

Video 3 zeigt eine kleine, im Wasser schwimmende Ente, die durch Wellen Richtung Strand getrieben wird. Die Simulation wird durch die Kombination von Wellenerzeugung und Rigid Body Dynamics durchgeführt.

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Video 3: Simulation einer schwimmenden Ente auf rollenden Wellen

In Video 4 bricht Wasser durch einen Damm und trifft auf ein elastisches Objekt. Dank Fluid-Structure Interaction (FSI) verformt sich das Objekt unter dem Druck der Strömung und die Wechselwirkung zwischen Fluid und verformbarer Körper kann berücksichtigt werden.

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Video 4: Simulation eines Dammbruchs auf einem elastischen Logo

Video 5 zeigt eine sprudelnde Fontäne mit wechselnden Wasserbögen und -strahlen. Durch zeitgesteuerte Quellbereiche und einen unregelmäßigen Luftstrom entsteht ein stark oszillierendes Wasserkronenbild.

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Video 5: Simulation einer Fontäne im instationären Luftstrom

In Video 6 spritzt eine Wasserspritzpistole Wasser auf eine Wand, die mit einer viskosen, schlammigen Flüssigkeit überzogen ist. Hier wird die Mehrphaseninteraktion zwischen Wasser und einer nicht-Newtonschen Flüssigkeit sichtbar.

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Video 6: Simulation zur Reinigung einer Schlammwand

Und zum Abschluss zeigt Video 7 schwarzen Johannisbeersaft (ausnahmsweise kein Wasser!), der in ein Glas eingeschenkt wird – perfekt zum Zurücklehnen an einem warmen Sommertag.

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Video 7: Simulation, bei der schwarzer Johannisbeersaft in ein Glas eingeschenkt wird.

Ob IngenieurDesigner, Student oder einfach Simulation-Fan, wir hoffen, diese Sammlung bietet eine kleine Pause vom Alltag: ein Zusammenkommen von Physik, Technik und Spaß, rund um etwas so Alltägliches und gleichzeitig Faszinierendes wie Wasser.

Zwar können wir die Temperaturen draußen nicht ändern, aber vielleicht sorgen diese virtuellen „Cool-Downs“ für etwas Inspiration und Gedankenerfrischung in den letzten Sommerwochen. 

Entdecken Sie die Möglichkeiten der partikelbasierten Simulation mit PreonLab für Ihre Engineering-Anwendungen – hier Use Cases | FIFTY2 

 

Danksagung:

Video 2: Simulation erstellt mit Jing Tai Tune
Video 3: Aufbau Wellengenerierung dank Michel Make
Video 4: Diogo Lopes

Alle geschätzten Kollegen bei FIFTY2 Technology GmbH.

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