Untersuchung der Ölversorgung in einer triebwerkstypischen Lagerkammer mittels experimenteller und numerischer Methoden

Untersuchung der Ölversorgung in einer triebwerkstypischen Lagerkammer mittels experimenteller und numerischer Methoden von Krug,  Matthias
Der Bedarf an effizienteren und emissionsarmen Flugzeugtriebwerken führt aufgrund der hierzu notwendigen steigenden Wellendrehzahl zu einer stetig wachsenden thermischen und mechanischen Belastung der eingesetzten Wälzlager. Die Bereitstellung einer robusten Ölversorgung zur Schmierung und vor allem Kühlung der Wälzkörper, welche in der Regel über einen Freistrahl zum Rotor beziehungsweise Lager realisiert wird, ist daher unerlässlich für den zuverlässigen und sicheren Betrieb eines solchen Flugzeugtriebwerks. Um dem wachsenden Bedarf an mehr Kühl- beziehungsweise Schmiermittel gerecht zu werden, ist eine optimierte Ölzuführung und ein somit effizienteres Ölsystem vonnöten. Daran schließt die vorliegende Arbeit an. Mittels einer umfassenden experimentellen Untersuchung einer Ölzuführung via Freistrahl zum Triebwerkskugellager erfolgt die Identifizierung der Einflussgrößen einer solche Zuführung. Zusätzlich werden deren Auswirkung auf die Effizienz der Ölversorgung analysiert. In dieser Arbeit wird nachgewiesen, dass diese Einflussgrößen über einen Parameter zusammengefasst werden können, um die Auslegung einer Ölversorgung eines Triebwerkskugellagers zu bewerten. Unterstützt wird dieser Nachweis durch begleitend durchgeführte numerische Simulationen der vorliegenden Ölversorgung mittels der Volume of Fluid Methode (VoF), welche sich als geeignete Methode für die numerische Vorhersage der Ölversorgungseffizienz erweist.
Aktualisiert: 2023-05-15
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Pneumatische Förderung

Pneumatische Förderung von Hilgraf,  Peter
Schüttgüter werden in vielen Industrieanlagen verarbeitet und veredelt. Dabei werden sie zwischen den verschiedenen Prozessschritten hin und her transportiert. Sind Schüttgüter staubfein bis grobkörnig lassen sie sich mit strömendem Gas pneumatisch durch Rohrleitungen transportieren – über Strecken von einigen Metern bis zu mehreren Kilometern.Dieses Buch führt in die Grundlagen der pneumatischen Förderung, den Bau von Anlagen und deren Betrieb ein. Die ersten drei Kapitel behandeln die physikalischen Eigenschaften des Schüttguts und des Fördergases sowie ihr Verhalten in Gas-Feststoff-Systemen. Im folgenden Kapitel wird die Anwendung dieser Grundlagen in der pneumatischen Förderung beschrieben: angefangen bei verschiedenen Strömungsformen über Vorgänge am Pfropfen bis hin zum Druckverlust in pneumatischen Förderleitungen. Die darauffolgenden Abschnitte sind unter anderem Berechnungsansätzen für die Übertragung von Test-Modellen auf Großanlagen gewidmet sowie den modernen Dichtstromförderverfahren, bei denen sich Fördergut mit niedriger Geschwindigkeit in Form von Fäden, Pfropfen oder fließend bewegt. Jeweils eigene Kapitel befassen sich mit der Auslegung der pneumatischen Förderanlagen und verschiedenen Formen und Ursachen ihres Verschleißes.Das Buch bietet zu vielen Themen Berechnungsbeispiele und ist auf dem neuesten Stand der Technik. Es richtet sich an Ingenieure, Anlagenbauer und Betreiber von Produktlinien mit pneumatischer Förderung. Sie profitieren von der jahrzehntelangen Erfahrung des Autors in der Entwicklung und Auslegung von Anlagen mit neuen Förderverfahren. 
Aktualisiert: 2023-05-11
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Optimierte Pulsierende Heatpipe Designs zur Kühlung von Leistungselektronik

Optimierte Pulsierende Heatpipe Designs zur Kühlung von Leistungselektronik von Schwarz,  Florian
Der Trend der Miniaturisierung führt dazu, dass elektronische Geräte auf kleinstem Raum verbaut werden und gleichzeitig einen erhöhten Funktionsumfang erfüllen müssen. Um die geforderten Leistungsdichten zu realisieren, werden zunehmend moderne Leistungshalbleiter mit sehr kleinen Abmessungen verwendet. Durch die Miniaturisierung der Leistungselektronik ist vor allem die Wärmespreizung von kleinen Heizquellen von Interesse, d.h. die Heizquelle befindet sich in der Mitte und die Wärme wird über eine größere Fläche verteilt. Mit sogenannten plattenförmigen pulsierenden Heatpipes (PHPs) kann die Wärme effizient verteilt werden. Innerhalb der PHP stellt sich eine selbstoszillierende Zweiphasenströmung ein, sodass sowohl der konvektive Wärmetransport als auch der Phasenwechsel genutzt wird. Die vorliegende Arbeit hat das Ziel, optimierte PHP-Designs zur Wärmespreizung von kleinen Heizquellen zu entwickeln.
Aktualisiert: 2022-06-16
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Untersuchung zu Ein- und Zweiphasenströmungen in heterogenen dünnen porösen Medien

Untersuchung zu Ein- und Zweiphasenströmungen in heterogenen dünnen porösen Medien von Neumann,  Tim
Gegenstand der Untersuchungen sind sowohl Einphasenströmungen als auch zweiphasige Verdrängungsströmungen einer gut benetzenden Flüssigkeit in einem gasgefüllten, porösen Medium. Letzteres wird als Kugelschüttung approximiert, welche durch den Einfluss einer geraden Wand, die die Schüttung begrenzt, in der wandnormalen Richtung eine heterogene Hohlraumverteilung aufweist. Weiterhin wird der Befüllvorgang von Lithium-Ionen-Akkumulatoren (LIA) untersucht. Hier bestehen die Elektrodenfolien aus schüttungsähnlichen Schichten, die auf beide Seiten der unpermeablen Ladungskollektoren aufgeprägt, und getrennt von einer durchlässigen Separatorfolie übereinander gestapelt vorliegen. Somit bildet eine solche Einzelzelle, von denen eine Vielzahl zusammen den LIA ausmachen, einen Verbund aus drei unterschiedlichen, dünnen porösen Schichten zwischen zwei ebenen Wänden. Es werden ausschließlich reibungsdominierte Strömungen untersucht. Die Modellierung basiert auf einer volumengemittelten Approximation der Erhaltungsgleichungen für poröse Medien, wobei die heterogene Hohlraumverteilung in der wandnormalen Richtung Berücksichtigung findet. Zur Bestimmung strömungsrelevanter mittlerer Größen werden Experimente an idealen Kugelschüttungen als auch an Einzelfolien des LIA herangezogen. Die Ergebnisse der grundlegenden Untersuchungen bilden die Basis für ein reduziertes numerisches Modell, mit dem die Ein- und Zweiphasenströmung in einer Kugelschüttung, als auch die Befüllung des Akkumulators berechnet werden kann.
Aktualisiert: 2021-07-08
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Numerische Analyse der Zweiphasenströmung und Kühlwirkung in nasslaufenden Elektromotoren

Numerische Analyse der Zweiphasenströmung und Kühlwirkung in nasslaufenden Elektromotoren von Beck,  Christopher
Nasslaufende, permanenterregte Synchronmaschinen eignen sich aufgrund ihrer Eigenschaften für den Einsatz im Fahrzeug. Um das thermische Verhalten frühzeitig im Entwicklungsprozess abbilden zu können, ist ein geeigneter Modellierungsansatz notwendig. Seine Analyse der Schlüsselfaktoren in Bezug auf die Wärmequellen/-senken und den Wärmetransport führt den Autor zu den Haupteinflussparametern der Kühlungssimulation. Durch die Wahl geeigneter Modellierungssätze zur Berücksichtigung der relevanten Einflussparameter kann Christopher Beck die Bauteiltemperaturen der nasslaufenden Synchronmaschine in Dauerbetriebspunkten bei adäquater Rechenzeit ermitteln.
Aktualisiert: 2023-04-01
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Numerische Analyse der Zweiphasenströmung und Kühlwirkung in nasslaufenden Elektromotoren

Numerische Analyse der Zweiphasenströmung und Kühlwirkung in nasslaufenden Elektromotoren von Beck,  Christopher
Nasslaufende, permanenterregte Synchronmaschinen eignen sich aufgrund ihrer Eigenschaften für den Einsatz im Fahrzeug. Um das thermische Verhalten frühzeitig im Entwicklungsprozess abbilden zu können, ist ein geeigneter Modellierungsansatz notwendig. Seine Analyse der Schlüsselfaktoren in Bezug auf die Wärmequellen/-senken und den Wärmetransport führt den Autor zu den Haupteinflussparametern der Kühlungssimulation. Durch die Wahl geeigneter Modellierungssätze zur Berücksichtigung der relevanten Einflussparameter kann Christopher Beck die Bauteiltemperaturen der nasslaufenden Synchronmaschine in Dauerbetriebspunkten bei adäquater Rechenzeit ermitteln.
Aktualisiert: 2023-04-04
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Simulation und Modellierung von Ablaufvorgängen auf geneigten Oberflächen

Simulation und Modellierung von Ablaufvorgängen auf geneigten Oberflächen von Amend,  Katharina
Bei einem Störfall in einem Leichtwasserreaktor können unlösliche, radioaktive Partikel in das den Reaktorkern umgebende Containmentgebäude freigesetzt werden und sich auf den Oberflächen ablagern. Ebenfalls freigesetzter Wasserdampf kondensiert an den Wänden und das Kondensat kann die Aerosolpartikel in den Containmentsumpf abwaschen. Da die genaue Kenntnis der Abläufe während eines Störfalls von großer Wichtigkeit für die Auslegung und Sicherheitsanalyse eines Kernkraftwerks ist, werden in der vorliegenden Arbeit CFD-Simulationen für das Ablaufverhalten von Wasser auf geneigten Flächen und für den resultierenden Partikelabwasch als numerische Experimente durchgeführt. Um die großskaligen Rechnungen durchführen zu können wird ein neues, empirisches Kontaktwinkelmodell, das die Benetzungshistorie der Oberfläche beachtet, eingeführt. Der Kontaktwinkel bzw. das Kontaktwinkelmodell erweist sich als einer der größten Einflussfaktoren für das sich bildende Ablaufmuster und wird deshalb eingehend untersucht. Ebenso wird eine neu entwickelte Technik vorgestellt, auf den zu benetzenden Oberflächen zufällige Kontaktwinkelinhomogenitäten nach vorgegebenen Amplituden- und Längenskalenwerten zu erzeugen. Damit lassen sich die Inhomogenitäten auf realen Oberflächen, die durch Verschmutzungen, Fertigungstechniken der Oberflächen oder Schäden an den Oberflächen entstehen, modellieren. Zusätzlich ermöglicht es die Durchführung mehrerer Simulationsdurchläufe für die selbe Konfiguration. Das Ablaufverhalten wird auf die Einflüsse des Kontaktwinkels, der Kontaktwinkelinhomogenitäten, des Neigungswinkels und des Massenflusses am Einlass hin untersucht. Dabei wurden Simulationen auf zwei unterschiedlichen Größenskalen durchgeführt: eine etwas kleinere Geometrie im Zentimeterbereich, die auch in anderen Studien Untersuchungsobjekt ist und für die experimentelle und numerische Vergleichsdaten vorliegen. Außerdem an einer großskaligen Laborgeometrie, die in den Experimenten des THAI-Testprogramms von Becker Technologies zum Partikelabwasch genutzt wurde. Um den Abwasch unlöslicher Partikel durch das gravitationsgetriebene Wasserfeld zu simulieren, wird ein Modell basierend auf dem Shields Kriterium implementiert und der entstehende Abwasch auf den Einfluss der Partikelparameter, wie Partikeldurchmesser, Partikeldichte und Erosionskonstante, hin untersucht. Die Ergebnisse werden mit den Daten aus den Experimenten und zusätzlichen AULA-Berechnungen verglichen.
Aktualisiert: 2020-12-26
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Untersuchung der Ölversorgung in einer triebwerkstypischen Lagerkammer mittels experimenteller und numerischer Methoden

Untersuchung der Ölversorgung in einer triebwerkstypischen Lagerkammer mittels experimenteller und numerischer Methoden von Krug,  Matthias
Der Bedarf an effizienteren und emissionsarmen Flugzeugtriebwerken führt aufgrund der hierzu notwendigen steigenden Wellendrehzahl zu einer stetig wachsenden thermischen und mechanischen Belastung der eingesetzten Wälzlager. Die Bereitstellung einer robusten Ölversorgung zur Schmierung und vor allem Kühlung der Wälzkörper, welche in der Regel über einen Freistrahl zum Rotor beziehungsweise Lager realisiert wird, ist daher unerlässlich für den zuverlässigen und sicheren Betrieb eines solchen Flugzeugtriebwerks. Um dem wachsenden Bedarf an mehr Kühl- beziehungsweise Schmiermittel gerecht zu werden, ist eine optimierte Ölzuführung und ein somit effizienteres Ölsystem vonnöten. Daran schließt die vorliegende Arbeit an. Mittels einer umfassenden experimentellen Untersuchung einer Ölzuführung via Freistrahl zum Triebwerkskugellager erfolgt die Identifizierung der Einflussgrößen einer solche Zuführung. Zusätzlich werden deren Auswirkung auf die Effizienz der Ölversorgung analysiert. In dieser Arbeit wird nachgewiesen, dass diese Einflussgrößen über einen Parameter zusammengefasst werden können, um die Auslegung einer Ölversorgung eines Triebwerkskugellagers zu bewerten. Unterstützt wird dieser Nachweis durch begleitend durchgeführte numerische Simulationen der vorliegenden Ölversorgung mittels der Volume of Fluid Methode (VoF), welche sich als geeignete Methode für die numerische Vorhersage der Ölversorgungseffizienz erweist.
Aktualisiert: 2023-04-17
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Numerische Strömungsmechanik

Numerische Strömungsmechanik von Laurien,  Eckart, Oertel jr.,  Herbert
Dieses Lehrbuch behandelt ergänzend zu den Grundlagenwerken der Strömungsmechanik die praktische Anwendung numerischer Methoden in Industrieprojekten. Es werden zunächst die Grundgleichungen der Strömungsmechanik wiederholt und für die Lösung mit numerischen Algorithmen aufgearbeitet. Die Diskretisierung des Strömungsfeldes einschließlich der Netz-Generierung sowie ausgewählte Lösungsverfahren der Finite-Differenzen-, Finite-Volumen und Finite-Elemente-Methoden werden dargestellt. Die Anwendung strömungsmechanischer Software für die Lösung von Industrieproblemen der Kraftfahrzeug-, Energie- und Umwelttechnik, Luft- und Raumfahrt sowie Bio- und Medizintechnik werden eingehend behandelt. Die aktuelle Auflage enthält jetzt völlig neu Anwendungsbeispiele aus dem Bereich der Bioströmungsmechanik.
Aktualisiert: 2023-03-14
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Numerische Strömungsmechanik

Numerische Strömungsmechanik von Laurien,  Eckart, Oertel jr.,  Herbert
Das Lehrbuch über die Numerische Strömungsmechanik behandelt ergänzend zu den Grundlagenwerken der Strömungsmechanik die praktische Anwendung numerischer Methoden in Industrieprojekten. Unter anderem werden die Diskretisierung des Strömungsfeldes einschließlich der Netz-Generierung sowie ausgewählte Lösungsverfahren der Finite-Differenzen-, Finite-Volumen- und Finite-Elemente-Methoden bereitgestellt. Die Anwendung strömungsmechanischer Software für die Lösung von Industrieproblemen der Kraftfahrzeug-, Energie- und Kraftwerkstechnik sowie Medizintechnik werden eingehend behandelt.
Aktualisiert: 2023-04-07
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Numerische Strömungsmechanik

Numerische Strömungsmechanik von Laurien,  Eckart, Oertel jr.,  Herbert
Dieses Lehrbuch behandelt ergänzend zu den Grundlagenwerken der Strömungsmechanik die praktische Anwendung numerischer Methoden in Industrieprojekten. Es werden zunächst die Grundgleichungen der Strömungsmechanik wiederholt und für die Lösung mit numerischen Algorithmen aufgearbeitet. Die Diskretisierung des Strömungsfeldes einschließlich der Netz-Generierung sowie ausgewählte Lösungsverfahren der Finite-Differenzen-, Finite-Volumen und Finite-Elemente-Methoden werden dargestellt. Die Anwendung strömungsmechanischer Software für die Lösung von Industrieproblemen der Kraftfahrzeug-, Energie- und Umwelttechnik, Luft- und Raumfahrt sowie Bio- und Medizintechnik werden eingehend behandelt. In der aktuellen Auflage helfen nachhaltig neue illustrierende Beispiele aus verschiedenen Bereichen der Technik. Bilder und Tabellen wurden zwecks besserem Verständnis neu gestaltet sowie das Literaturverzeichnis erweitert.
Aktualisiert: 2023-04-02
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Handbuch Dampfturbinen

Handbuch Dampfturbinen von aus der Wiesche,  Stefan, Joos,  Franz
Das Fachbuch behandelt die Grundlagen, die Konstruktion und das Betriebsverhalten von Dampfturbinen in aktueller Form. Die wichtigsten Fragen zu Dampfturbinen werden als zeitgemäßes Kompendium für fortgeschrittene Studierende, Berufseinsteiger und Ingenieure in der Praxis umfassend und detailliert dargestellt. Nach Grundlagen, Bauteilen und Komponenten werden ausgewählte Ausführungsbeispiele beschrieben und diskutiert. Praxisgerechte Beispiele und Fragen zum Betrieb und Einsatz von Dampfturbinen runden die Darstellung ab.
Aktualisiert: 2023-04-02
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Handbuch Dampfturbinen

Handbuch Dampfturbinen von aus der Wiesche,  Stefan, Joos,  Franz
Das Fachbuch behandelt die Grundlagen, die Konstruktion und das Betriebsverhalten von Dampfturbinen in aktueller Form. Die wichtigsten Fragen zu Dampfturbinen werden als zeitgemäßes Kompendium für fortgeschrittene Studierende, Berufseinsteiger und Ingenieure in der Praxis umfassend und detailliert dargestellt. Nach Grundlagen, Bauteilen und Komponenten werden ausgewählte Ausführungsbeispiele beschrieben und diskutiert. Praxisgerechte Beispiele und Fragen zum Betrieb und Einsatz von Dampfturbinen runden die Darstellung ab.
Aktualisiert: 2023-03-14
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Pneumatische Förderung

Pneumatische Förderung von Hilgraf,  Peter
Schüttgüter werden in vielen Industrieanlagen verarbeitet und veredelt. Dabei werden sie zwischen den verschiedenen Prozessschritten hin und her transportiert. Sind Schüttgüter staubfein bis grobkörnig lassen sie sich mit strömendem Gas pneumatisch durch Rohrleitungen transportieren – über Strecken von einigen Metern bis zu mehreren Kilometern.Dieses Buch führt in die Grundlagen der pneumatischen Förderung, den Bau von Anlagen und deren Betrieb ein. Die ersten drei Kapitel behandeln die physikalischen Eigenschaften des Schüttguts und des Fördergases sowie ihr Verhalten in Gas-Feststoff-Systemen. Im folgenden Kapitel wird die Anwendung dieser Grundlagen in der pneumatischen Förderung beschrieben: angefangen bei verschiedenen Strömungsformen über Vorgänge am Pfropfen bis hin zum Druckverlust in pneumatischen Förderleitungen. Die darauffolgenden Abschnitte sind unter anderem Berechnungsansätzen für die Übertragung von Test-Modellen auf Großanlagen gewidmet sowie den modernen Dichtstromförderverfahren, bei denen sich Fördergut mit niedriger Geschwindigkeit in Form von Fäden, Pfropfen oder fließend bewegt. Jeweils eigene Kapitel befassen sich mit der Auslegung der pneumatischen Förderanlagen und verschiedenen Formen und Ursachen ihres Verschleißes.Das Buch bietet zu vielen Themen Berechnungsbeispiele und ist auf dem neuesten Stand der Technik. Es richtet sich an Ingenieure, Anlagenbauer und Betreiber von Produktlinien mit pneumatischer Förderung. Sie profitieren von der jahrzehntelangen Erfahrung des Autors in der Entwicklung und Auslegung von Anlagen mit neuen Förderverfahren. 
Aktualisiert: 2023-04-01
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