Prozessfluiddynamik und Strömungsmaschinen

Symbolbild für die Aktivitäten der Forschungsgruppe

Oben: Visualisierung der turbulenten Strukturen incl. Wirbelablösung an der Schaufelhinterkante eines Kreiselpumpenlaufrades aus einer Detached-Eddy-Simulation (SST-IDDES, Isofläche des Q-Kriteriums eingefärbt mit der spannenweisen Geschwindigkeit);
Unten: Filmtrennung im Beschichtungsspalt bei einem Rückwärts-Rollenbeschichtungsverfahren (numerische Simulation, VOF-Methode)

Die Forschungsgruppe „Prozessfluiddynamik und Strömungsmaschinen“ beschäftigt sich mit strömungsmechanischen und thermodynamischen Prozessen in der Verfahrens-, Lebensmittel- und Medizintechnik sowie mit der Entwicklung, Auslegung und Optimierung von Strömungsmaschinen. Neben der akademischen Forschung arbeitet der Forschungsbereich regelmäßig und nachhaltig mit der Industrie zusammen.

Im Forschungsfeld Strömungsmaschinen verfügt die Gruppe über langjährige Erfahrung im Bereich der Auslegung und Optimierung von Gebläsen im Haushaltsbereich, insbesondere der systemangepassten Auslegung. Darüber hinaus sind Gebläse und Ventilatoren für Sonderanwendungen z.B. Beatmungsgebläse, Tunnelbelüftung oder Großgebläse für Pyrolyseanwendungen Gegenstand der Forschung. Ein weiterer Kompetenzschwerpunkt liegt im Bereich der Kreiselpumpen, wobei hier vor allem Abwasserpumpen im Fokus stehen.

Das Forschungsfeld Prozessfluiddynamik wird vor allem durch Themen aus dem Bereich „Life Science“ besetzt. Kernthemen sind hierbei personalisierte Beatmung und Beschichtung transdermaler therapeutischer Systeme aus dem Bereich Medizintechnik sowie neuartige Kühlungs- und Trocknungstechnologien im Bereich Lebensmitteltechnik.

In der Forschungsgruppe kommen je nach Anwendungsfall analytische, numerische und experimentelle Verfahren zum Einsatz.

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Erosionsoptimiertes Gebläse

Die Modellierung von Erosion bleibt immer noch eine Herausforderung für Akademiker und Hersteller. Trotz zahlreicher Erosionsmodelle, erfolgt die Modellierung durch aufwändige Experimente und empirische Korrelationen. Das Ziel dieser Studie ist, die Erosion in der Turbomaschine numerisch zu untersuchen und dementsprechend neue Auslegungsmethoden zu entwickeln, die in der Lage sind, erosionsoptimierte Gebläse und Pumpen zu erzeugen. Außerdem werden die bestehenden Erosionsmodelle weiterentwickelt um die Erosionseffekte in Turbomaschinen ausführlicher zu beschreiben. Die angestrebten Verbesserungen von den neu entwickelten Auslegungsmethoden werden durch mit Erosionsmodellen gekoppelte CFD-Simulationen sowie Experimenten untersucht.

Vergleichsbild zur Darstellung der Unterschiede in der Erosionsrate abhängig von der Methode der Laufradauslegung

Links: Erosionsrate bei herkömmlicher Laufradauslegung, Rechts: Erosionsrate bei neu entwickelter Laufradauslegung

Weitere aktuelle Forschungsschwerpunkte sind:

  • Abwasserpumpen radialer und axialer Bauart
  • Instationäre Strömungen in Kreiselpumpen
  • Personalisierte Beatmung
  • Rollenbeschichtung mit medizintechnischer Anwendung
  • Entwicklung neuartiger Kühl- und Trocknungsprozesse in der Lebensmitteltechnik

Software

  • ANSYS CFX, ANSYS Fluent, ANSYS Polyflow
  • Siemens Star-CCM+
  • Flow-3D
  • OpenFOAM
  • Siemens NX
  • MATLAB
  • LabVIEW

 

Prüfstände

  • Prüfstand zur hydraulischen Vermessung von Kreiselpumpenlaufrädern
  • Saugseitiger Kammerprüfstand für kleinere Gebläse
  • Künstliche Nachbildung einer Lunge (5 Generationen)

2019

2018

2017

2015

2014

2013

2012

2011

2010

2009

2008

2006