Kann eine KI eine komplette CFD-Simulation aufsetzen – von der Geometrie bis zum fertigen Ergebnis? Ich habe es ausprobiert: Mit Claude Opus 4.6 von Anthropic habe ich eine Zweiphasen-Strömungssimulation in OpenFOAM v10 erstellt, ohne eine einzige Konfigurationsdatei selbst zu schreiben.
Das Setup: Zwei Kanäle, zwei Hindernisse
Die Idee ist einfach: Zwei unabhängige offene Kanäle liegen nebeneinander. In einem steht ein Zylinder, im anderen ein Quadratprisma – beide 150 mm im Durchmesser bzw. Seitenlänge und 150 mm hoch. Wasser strömt mit 0,1 m/s ein und umfließt die Hindernisse. Ziel ist der direkte Vergleich der Nachlaufstrukturen.
- Kanaldimensionen: je 1,0 m × 0,3 m × 0,3 m
- Solver: interFoam (Volume-of-Fluid für Wasser-Luft-Grenzfläche)
- Turbulenzmodell: LES mit kEqn (Subgrid-Scale-Modell)
- Mesh: 134.000 Tetraeder-Zellen, erzeugt mit der Gmsh Python API
- Reynolds-Zahl: Re = 15.000 (turbulenter Nachlauf)
Alles per KI – ohne manuelles Editieren
Der gesamte Workflow lief über Claude Opus 4.6 im Claude Code CLI. Die KI hat:
- Ein Python-Skript für die Geometrie und Vernetzung mit Gmsh geschrieben (inkl. Boolean-Operationen mit OpenCASCADE)
- Alle OpenFOAM-Konfigurationsdateien erstellt – Randbedingungen, Stoffwerte, Solver-Einstellungen, Diskretisierungsschemata
- Die Simulation gestartet, überwacht und debuggt
- Zwei numerische Instabilitäten selbstständig diagnostiziert und behoben
Zwei Crashes – zwei Lösungen
Interessant wurde es, als die Simulation zweimal abstürzte:
Crash 1: Zu aggressive Courant-Zahl (maxCo = 0,5) während des initialen Füllvorgangs. Die Dichte-Ratio Wasser/Luft von 816:1 verstärkte Druckoszillationen, und die Simulation divergierte sofort. Fix: deltaT und maxCo reduziert.
Crash 2: Als die Wasserfront die Hindernisse bei t ≈ 0,58 s erreichte, erzeugte das unbeschränkte Konvektionsschema (Gauss linear) Oszillationen auf dem Tetraeder-Netz. Fix: Umstellung auf das TVD-begrenzte Schema „limitedLinear 1″ plus mehr nicht-orthogonale Korrekturen.
Beide Fehler hat die KI selbstständig analysiert und physikalisch sinnvolle Korrekturen vorgeschlagen – genau so, wie es ein erfahrener CFD-Ingenieur tun würde.
Ergebnisse bei t = 2,1 s
Nach der Stabilisierung lief die Simulation sauber durch. Hier die Visualisierung mit ParaView bei t = 2,1 Sekunden:
Seitenansicht: Strömungslinien um das Quadratprisma mit deutlicher Ablösung an den scharfen Kanten und Rezirkulation im Nachlauf.
Draufsicht: Beide Kanäle im direkten Vergleich. Der Zylinder (unten) erzeugt einen schmaleren Nachlauf, das Quadratprisma (oben) einen breiteren mit stärkerer seitlicher Ablenkung.
3D-Ansicht: Perspektivische Darstellung mit Stromlinien und Wasserphase (orange/rot). Die Strömung beschleunigt seitlich um beide Hindernisse und verlangsamt sich im Nachlauf.
Was man daraus lernen kann
Für CFD-Einsteiger: Jeder OpenFOAM-Case besteht aus drei Ordnern – 0/ (Anfangsbedingungen), constant/ (Stoffwerte und Mesh) und system/ (Solver-Einstellungen). Wenn eure Simulation abstürzt, prüft zuerst das Konvektionsschema in fvSchemes.
Für CFD-Profis: LLMs können mittlerweile vollständige Multiphase-Setups aufbauen und iterativ debuggen. Der einzige Fehler war eine zu aggressive Courant-Zahl – genau die Art Fehler, den auch ein Mensch beim ersten Versuch machen könnte.
Paper und Dateien
Den kompletten Case inkl. aller Dateien und ein ausführliches Paper (19 Seiten, LaTeX/PDF) mit Erklärung jeder einzelnen Einstellung habe ich ebenfalls von der KI erstellen lassen. Bei Interesse meldet euch gerne.
Mehr CFD-Content
Weitere Tutorials, Case-Setups und Videos findet ihr hier:
Dieser Beitrag – einschließlich der gesamten Simulation – wurde mit Unterstützung von Claude Opus 4.6 (Anthropic) erstellt. Die Überprüfung und Freigabe erfolgte durch Terragon.de.
0 comments
0 shares
