Strömungslehre und Thermodynamik

Angebote Forschung und Entwicklung

Simulation der thermischen Fluid-Struktur-Interaktion zur Lebensdauerberechnung eines Dampfturbinen-Frischdampfventils
Wirbelstrukturen im Blattspitzenbereich eines Verdichters, welche zur Schwingungsanregung der Schaufelblätter führen
  • Durchführung von Strömungssimulationen (CFD) für technische Problemstellungen aller Art
  • Numerische Parameterstudien und strömungsmechanische Optimierung
  • Messungen von Ventilatorkennlinien und Widerstandskennlinien luftdurchströmter Bauteile
  • Messung des strömungsakustischen Verhaltens im reflexionsarmen Halbraum
  • Herstellung von Prototypen mittels additiver Fertigungsverfahren
  • Beratungsdienstleistung zur Auslegung von Strömungsmaschinen (Verdichter, Turbinen, Pumpen, Ventilatoren, etc.)

Ausstattung

Prüfkammer im Akustiklabor, Foto: Kühn

Der Prüfstand ist vorgesehen zur Bestimmung von Ventilator- und Widerstandskennlinien. Die Prüfkammer steht im Akustiklabor, was auch Untersuchungen der Schallemission ermöglicht.

Prüfkammerquerschnitt: 500 x 500 mm, 
maximaler Eintrittsdurchmesser: 200 mm
Volumenstrom: 10...400 m³/h, 
Druckbereich (relativ): -100...2.500 Pa

HM 299 mit Kolbenkompressor, Foto: Kühn

Im Labor finden u.a. Untersuchungen zum Betriebsverhalten von diversen Pumpen und Verdichtern statt. Dabei können auch Messungen zur Geräusch- und Schwingungs­analyse durchgeführt werden. 

Firma Gunt: HM 299, HM 365, ET 513, HM 282

Strömungssimulation eines Axialventilators in einem Wandsegment

Am Fachgebiet kommen die CFD-Programmsysteme Ansys CFX und Fluent zur numerischen Strömungsberechnung zum Einsatz. Neben reinen Strömungssimulationen ist auch die Durchführung gekoppelter Simulationen zur Betrachtung der thermischen Wechselwirkung (Wärmeübergang) und der mechanischen Wechselwirkung (Bauteilspannungen/-schwingungen), sowie die Durchführung strömungsakustischer Simulationen möglich. 

Im Bereich steht eine große Auswahl an Sensoren für folgende Messgrößen zur Verfügung (überwiegend Almemo, Ahlborn):

  • Temperatur
  • rel. Luftfeuchte
  • Strömungsgeschwindigkeit (Hitzdrahtanemometer, Flügelradanemometer und Prandtl-Rohr)
  • Druck und Differenzdruck

Aktuelle Forschungsprojekte

Ziel des Projekts „Micro Air Vehicle for Atmospheric Sounding“ (MAVAS) ist die Entwicklung eines leistungsfähigen, sehr kleinen Flugroboters. Dieses Fluggerät soll Messungen direkt in der unteren Atmosphäre durchführen. Dabei liegt der Fokus auf einem sicheren Betrieb durch geringes Gewicht und kompakte Bauweise sowie auf einer nachhaltigen Wiederverwendung des gesamten Systems.

Ein zentrales Anliegen des Projekts ist die weiterführende Qualifizierung von Studierenden und Promovierenden. Sowohl die akademische als auch die praktische Weiterbildung spielen dabei eine entscheidende Rolle. 

Durch die Einrichtung eines hochwertigen Makerspaces soll der Erfindergeist der Studierenden angeregt und für akademische sowie praktische Anwendungen genutzt werden. So können Studierende beispielsweise Prototypen für die MAV-Technologie entwickeln, wie Flügelstrukturen oder Sensormodule, die direkt zur Verbesserung des Mikrofluggeräts beitragen. Dieser Raum fördert nicht nur die Innovationskraft, sondern ermöglicht es den Teilnehmenden, praktische Erfahrungen in den Bereichen Atmosphärenforschung und MAV-Technologie zu sammeln.

Das Vorhaben widmet sich der Entwicklung eines innovativen Forschungsraums an der Ernst-Abbe-Hochschule Jena und verbindet damit die strategischen Forschungsschwerpunkte der Hochschule miteinander: Gesundheit und Nachhaltigkeit - Technologien und Werkstoffe -Präzisionssysteme- Digitalisierung. Gemäß unseres Leitbildes Befähigen, Bewegen, Gestalten.

Gemeinsam werden Studium, Lehre, Weiterbildung, Forschung und Transfer miteinander gedacht und verbunden. Inhaltlich steht hierbei die Erforschung atmosphärischer Prozesse durch die Entwicklung eines nachhaltigen, risikoarmen und wiederverwendbaren Mikroflugrobotersystems im Mittelpunkt dieses Vorhabens. Das zentrale Ziel ist es, die wissenschaftliche Qualifikation des Nachwuchses in den Bereichen autonome Systeme und Sensortechnik für Anwendungen in der Atmosphärenforschung maßgeblich zu stärken und angehende Studierende für ein Studium im MINT-Bereich zu begeistern.

Das Forschungsprojekt „Effiziente Lüftungsanlagen für die Energie- und Wärmewende“ (ELAN) widmet sich der Optimierung von Lüftungssystemen in Bezug auf Aerodynamik, Akustik und Thermodynamik. Angesichts der steigenden Nutzung von Lüftungsanlagen in Gebäuden und der damit verbundenen energetischen und umwelttechnischen Herausforderungen, verfolgt das Projekt das Ziel, ein effizienteres, leiseres und energetisch optimiertes Design zu entwickeln. Dabei wird ein besonderer Fokus auf die Entwicklung und Optimierung von reversierbaren Lüftern gelegt.

Zu den Kernaktivitäten des Projekts gehört der Aufbau eines Versuchsstands an der Ernst-Abbe-Hochschule Jena, um das Verhalten von Lüftern in Kombination mit verschiedenen Bauteilen wie Kanälen, Abdeckungen, Wärmeübertragern und Schalldämmungselementen zu analysieren. Parallel zur experimentellen Forschung werden numerische Strömungssimulationen durchgeführt, um aerodynamische und akustische Effekte, insbesondere im Hinblick auf die Schallentstehung, präziser zu analysieren. Die Kombination aus experimentellen Daten und numerischen Simulationen ermöglicht eine integrierte und umfassende Analyse der Lüftungssysteme.

Das Projekt strebt an, durch die gewonnenen Erkenntnisse neue Modellierungsansätze und Optimierungskonzepte für Lüftergeometrien und schalldämmende Elemente zu entwickeln. Die Ergebnisse sollen sowohl die wissenschaftliche Gemeinschaft bereichern als auch praktische, umsetzbare Lösungen für die Industrie bieten, und dadurch einen wichtigen Beitrag zur Energie- und Wärmewende leisten.

Fachgebietsleiter

Prof. Dr.-Ing. Daniel Möller
  • 04.02.25
Sonstiges

Vorsitzender Prüfungsausschuss

Mitarbeiter

M.Eng. Nils Leimbach
  • 04.00.52
Dipl.-Phys. Bernhard Kühn
  • 04.00.49