Das Projekt "BRR-Anteil AP 2-1, 2-2, 2-3, 2-4, 2-5" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von BMW Rolls-Royce durchgeführt. Die Simulation komplexer dreidimensionaler, instationaerer Stroemungen erweist sich zunehmend als notwendige Ergaenzung zu experimentellen Untersuchungen, um das dynamische Systemverhalten von Gasturbinen zu optimieren. Der praktischen Einfuehrung im industriellen Umfeld stehen erhebliche Kosten gegenueber, es ist daher sinnvoll, alle Aspekte im Rahmen einer Pilotstudie zu untersuchen. Beispielhaft soll daher die instationaere Stroemung durch eine Axialverdichterstufe und eine Axialturbinenstufe simuliert werden und die Ergebnisse im Hinblick auf ihre Verwendung im Auslegungsprozess untersucht werden. Um die Rechenkosten abzuschaetzen, soll die Simulation auf verschiedenen Rechnersystemen durchgefuehrt werden und ein Rechnerkonzept fuer die Industrie erstellt werden. Ferner sollen alle Schnittstellen geschaffen werden, die fuer die Integration des Programmsystems in die Auslegungsumgebung geschaffen werden, die fuer die Integration des Programmsystems in die Auslegungsumgebung notwendig sind. Insbesondere wird hierbei auf die Notwendigkeit hingewiesen, angemessene Mittelungsverfahren zu entwickeln, die die Datenflut auf die waehrend der Auslegung verwendeten Groessen (z.B. umfangsgemittelte Stroemungswinkel) reduzieren.
Das Projekt "Rueckhalt von Schwimmstoffen mit Hilfe von Tauchwaenden" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Hochschule Aachen, Lehrstuhl und Institut für Wasserbau und Wasserwirtschaft durchgeführt. Die verstaerkte Nutzung petrochemischer Erzeugnisse und die gleichzeitig erfolgende Steigerung der Nutzung von Oberflaechenwasser zu Trinkwasserzwecken und als Kuehlwasser erfordern Bauwerke zum Rueckhalt schwimmender Verschmutzungen innerhalb der Einzugsgebiete. Erste Untersuchungen haben gezeigt, dass durch die Kombination einer Tauchwand mit einem unterwasserseitig angeordneten Ueberfallbauwerk Stoffe mit einer Dichte kleiner gleich 1,0 g/ccm aufgefangen werden koennen. Aber unter bestimmten Voraussetzungen saugen Wirbelstroemungen diese Verschmutzungen von der Wasseroberflaeche ab und transportieren sie zum Unterwasser. Die bisher fuer bestimmte Faelle erarbeiteten Ergebnisse lassen den Schluss zu, dass nur eine grundlegende Untersuchung der Wirbelbewegungen oberwasserseitig der Tauchwand zu allgemeingueltigen Erkenntnissen fuehren kann.
Das Projekt "Teilvorhaben: 1.262, 1.323, 1.422" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Stuttgart, Fakultät 9 Luft- und Raumfahrttechnik, Institut für Luftfahrtantriebe durchgeführt. Im Vorhaben 1.262 soll untersucht werden, wie das instationaere Betriebsverhalten von Gasturbinen im Hinblick auf eine Verkuerzung der Beschleunigungs- und Verzoegerungszeiten verbessert werden kann, wenn Leichtschaufelverstellung und Abblasung im Hochdruckverdichter dafuer gezielt betaetigt werden. Im Vorhaben 1.323 sollen als Voraussetzung fuer ein 3D-Hybridverfahren je ein bestehendes 2D-blockstrukturiertes und 2D-unstrukturiertes Rechenverfahren kombiniert und ein Finite-Volumen-Stroemungsloeser fuer die Eulergleichungen auf Tetraedernetzen erstellt werden. In dem Vorhaben 1.422 wird in einem mehrstufigen Niederdruck-Turbinenring das durch den Einsatz konturierter Seitenwaende zu erzielende Verbesserungspotential in bezug auf Sekundaerverluste untersucht. Dabei werden eine Basisbeschaufelung und eine optimierte Beschaufelung mit konturierten Seitenwaenden mit pneumatischen Sonden vermessen und vergleichend bewertet.
Das Projekt "Wolken- und Niederschlagsprozesse im Klimasystem HD(CP)2: Projekt S5 - Modellunsicherheit bei teilweise aufgelösten Wolken und Niederschlag" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Deutscher Wetterdienst, Geschäftsbereich Forschung und Entwicklung durchgeführt. Hier wird das ICON Modell mit Auflösungen von 2 km bis 20 km verglichen mit extrem hochauflösenden Modellen (large-eddy-simulations=LES mit ca. 100 m Maschenweite). Diese LES werden in anderen Teilen von HD(CP)2 am MPI Hamburg und der LMU München erstellt. Damit wird die Qualität der Konvektionsparameterisierung in ICON untersucht und wenn möglich verbessert. Da Konvektion auf Kilometerskalen nicht deterministisch vorhersagbar ist, werden in diesem Projekt Modellstörungen basierend auf den LES Daten für ein ICON-EPS (Ensemble Prediction System) entwickelt. Der erste Teil fokussiert sich auf dem Verständnis einfacher, idealisierter konvektiver Situationen. In einem zweiten Teil werden dann komplexe Boden- und Randbedingungen nahe an der realistischen NWV und Klimaprojektion untersucht. Die Quantifizierung der Unsicherheit in ICON Modellergebnissen wird ein Benchmark sein zur Verbesserung von dem ICON-Modell über die Phase 1 von HDCP2 bis hin zur Phase 2. Die Beschreibung dieser Unsicherheit in dem ICON Modell ist Grundlage zur Entwicklung von einem Ensemble Prediction System (EPS). Auch wird eine Verbesserung der Konvektionsparameterisierung entwickelt für Maschenweiten die es teilweise erlauben Konvektion aufzulösen.
Das Projekt "Sonderforschungsbereich Transregio 181 (SFB TRR): Energietransfer in der Atmosphäre und im Ozean" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Hamburg, Fachbereich Geowissenschaften, Institut für Meereskunde durchgeführt. Die Energietransfers der drei dynamischen Regime - kleinskalige Turbulenz, interne Schwerewellen und geostrophisch balancierte Strömung - sind fundamental für den Energiezyklus in der Atmosphäre und dem Ozean. Nichtsdestotrotz sind sie aber nicht gut verstanden und quantifiziert, und ihre Repräsentation in modernen Erdsystemmodellen ist unbefriedigend. Weil durch die Interaktion der dynamischen Regime die kleinsten Skalen ultimativ mit den größten Skalen durch eine Vielzahl von komplexen Prozessen verbunden sind, ist das Verständnis dieser Interaktionen wichtig um Ozean- und Atmosphärenmodelle zu konstruieren und um das Klima vorherzusagen. Die gegenwärtige Unkenntnis dieser Prozesse wird durch energetisch inkonsistente Modelle mit relativ großen Fehlern, aber auch durch Inkonsistenzen numerischer und mathematischer Natur, reflektiert. Wir glauben, dass es nun an der Zeit ist momentane Anstrengungen zu kombinieren, diese Defizite zu überwinden, neue Aktivitäten zu fördern die dynamischen Interaktionen zu verstehen und die Konsistenz von Ozean- und Atmosphärenmodellen zu verbessern. Die Arbeit des SFB/TRR soll die Modellfehler reduzieren, die Modellgüte verbessern, und ultimativ die Klimamodelle und Klimavorhersagen verbessern. Die wesentlichen Ziele dieses SFB/TRR sind - i. das notwendige Verständnis der Energietransfers zwischen den verschiedenen dynamischen Regimen in Atmosphäre und Ozean zu entwickeln, - ii. mit diesem Verständnis neue und konsistente Parametrisierungen zu entwickeln und in Modellen zu implementieren und zu testen, und - iii. numerischen Methoden mit konsistenter Energetik zu entwickeln. Es ist unsere Vision dadurch eine energetisch konsistente Beschreibung der Energiekonversionen im Klimasystem zu etablieren sowie physikalisch, mathematisch und numerisch konsistente Ozean- und Atmosphärenmodelle zu entwickeln.
Das Projekt "Teilvorhaben: 1.134, 1.421, 1.432" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität der Bundeswehr München, Institut für Strahlantriebe durchgeführt. Teilvorhaben-Themen-Nr.: 1.134: Ziel ist, das physikalische Verstaendnis des Umlenkverhaltens von Verdichterbeschaufelungen mit CDA-Profilierung unter realistischen Turbomaschinenbedingungen mit Beruecksichtigung von Zustroeminhomogenitaeten zu verbessern und zuverlaessige Auslegungskriterien fuer optimale Verdichterbeschaufelungen mit Beruecksichtigung der Sekundaerstroemung zu erarbeiten. Teilvorhaben-Themen-Nr. 1.421: Es soll der Einfluss konturierter Seitenwaende und aktiver Beeinflussungsmassnahmen auf die Entwicklung der Sekundaerstroemung an einem bzgl. Profilform und Seitenwandkontur optimierten Turbinengitter theoretisch und experimentell untersucht werden. Teilvorhaben-Themen-Nr. 1.432: Ziel ist, das physikalische Verstaendnis des Umschlagverhaltens von ungekuehlten Turbinenbeschaufelungen unter realistischen Turbomaschinenbedingungen mit Beruecksichtigung von Zustroeminhomogenitaeten unter realistischen Turbomaschinenbedingungen zu verbessern und zuverlaessige Umschlagmodelle fuer vorhandene Grenzschichtrechenverfahren zu erarbeiten.
Das Projekt "Einfluss von Gerinneerweiterungen auf die Ausbildung von Wirbeln vor Tauchwaenden" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Hochschule Aachen, Lehrstuhl und Institut für Wasserbau und Wasserwirtschaft durchgeführt. Die verstaerkte Nutzung petrochemischer Erzeugnisse und die gleichzeitig erfolgende Steigerung der Nutzung von Oberflaechenwasser zu Trinkwasserzwecken und als Kuehlwasser erfordern Bauwerke zum Rueckhalt schwimmender Verschmutzungen innerhalb der Einzugsgebiete. Erste Untersuchungen haben gezeigt, dass durch die Kombination einer Tauchwand mit einem unterwasserseitig angeordneten Ueberfallbauwerk Stoffe mit einer Dichte kleiner gleich 1,0 g/qbm aufgefangen werden koennen. Aber unter bestimmten Voraussetzungen saugen Wirbelstroemungen diese Verschmutzungen von der Wasseroberflaeche ab und transportieren sie zum Unterwasser. Die bisher fuer bestimmte Faelle erarbeiteten Ergebnisse lassen den Schluss zu, dass nur eine grundlegende Untersuchung der Wirbelbewegungen oberwasserseitig der Tauchwand zu allgemeingueltigen Erkenntnissen fuehren kann.
Das Projekt "Turbulenzeinfluss bei der Entstaubung in Nasswaeschern" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Kaiserslautern, Fachbereich Maschinenbau und Verfahrenstechnik, Lehrstuhl für Mechanische Verfahrenstechnik und Strömungsmechanik durchgeführt. Man will wissen, ob bzw. in welchen Masse turbulente Transportprozesse an der Entstaubung im Duesenwaescher beteiligt sind.
Das Projekt "Einfluss von mechanischen Schwingungen auf die Stroemung im Boden (Schwingfoerderung)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Karlsruhe (TH), Institut für Hydromechanik durchgeführt. Von Maschinen, elektrischen Anlagen oder Verkehrswegen koennen mechanische Schwingungen unbeabsichtigt in den Boden eingeleitet werden. Kuenstlich erzeugte mechanische Schwingungen lassen sich bei Sanierungsverfahren gezielt nutzen. Mechanische Schwingungen beeinflussen die Stroemung im Boden, da der Stroemungswiderstand des Bodens infolge der Veraenderung der Durchtrittsquerschnitte im Rhythmus der Schwingungen veraendert wird (Atmung). Auch der Stofftransport durch den Boden sowie der damit verbundene Stoffaustrag aus Boden, Grundwasser und Bodenluft wird durch mechanische Schwingungen beeinflusst. Diese Tatsache ist bei der Verbesserung der Durchspuelung und/oder Sanierung des Bodens von besonderem Interesse. Gegenstand des Forschungsvorhabens ist die theoretische Untersuchung der Stroemung im Boden unter dem Einfluss von mechanischen Schwingungen sowie die Entwicklung eines physikalischen Modells zur Verifikation der theoretischen Untersuchungsergebnisse mit Hilfe von Labormessungen. Anwendungsfelder sind neben der Bodensanierung die Injektionstechnik oder die Mineraloelgewinnung.
Das Projekt "Zur numerischen Simulation der Umstroemung von Koerpern, die sich frei in Fluiden bewegen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Kaiserslautern, Fachbereich Maschinenbau und Verfahrenstechnik, Lehrstuhl für Mechanische Verfahrenstechnik und Strömungsmechanik durchgeführt. Mehrphasenstroemungen koennen dann, wenn die disperse Phase niedrig konzentriert ist, dadurch modelliert werden, dass die Bahn eines Elementes der dispersen Phase unabhaengig von den Bahnen anderer Elemente verfolgt wird. Dies geschieht durch Auswertung der Partikelbewegungsgleichung. Die Kopplung zwischen der Bewegung des Traegermediums und der Bewegung der darin suspendierten Partikel erfolgt in der Partikelbewegungsgleichung ueber die Terme, welche die Stroemungswechselwirkung beschreiben. Hier liegt der Zielpunkt fuer den vorliegenden Antrag. Fuer praktische Anwendungen ist der Gueltigkeitsbereich des Stokesschen Widerstandsgesetzes sehr begrenzt. Deshalb soll versucht werden, die Umstroemung einer Partikel, die sich frei in einem Newtonschen Fluid bewegt, durch numerische Loesung der instationaeren Navier-Stokesschen Gleichung zu berechnen. Dabei besteht ein besonderes Problem darin, die mit jedem Zeitschritt der Bewegung variable Lage der Partikelkontur zu beruecksichtigen.
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