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Turbomaschinen für Hydrogen Technologien, Teilvorhaben: 3.3 und 4.4b Wasserverdunstung im Laufrad eines Radialverdichters und Untersuchung eines digitalen Zwillingmodells von Gasdichtungen

Das Forschungsvorhaben untersucht auf der einen Seite die Auswirkungen der Wassereinspritzung auf das Betriebsverhalten eines Radialverdichters. Die Wassereinspritzung in Axialverdichtern von Gasturbinen ist eine gängige Praxis, um die Leistungsfähigkeit der Turbine zu verbessern. Um dieses Potenzial auch in Radialverdichtern zu nutzen, sind weitere Forschungsarbeiten im Bereich der Flüssigkeitseinspritzung notwendig. Die Radialverdichter werden hauptsächlich in der Prozessindustrie eingesetzt. Ziel dieses Projektes ist es die Berechnung und Einflüsse der Wassereinspritzung auf das Betriebskennfeld eines Radialverdichters zu untersuchen. Im Projekt (FKZ: 03EE5035B) wurde ein Radialverdichter mit Wassereinspritzung aufgebaut und Kennfelder mit und ohne Wassereinspritzung vermessen. Unklar ist das Potenzial der Wassereinspritzung, welches durch den Ort der Verdunstung bestimmt wird, welches hier adressiert werden soll. Im zweiten Thema wird die Abdichtung der Wellenenden, die verhindert, dass das Prozessfluid aus der Maschine in die Atmosphäre entweicht. Die Forschung an berührungslosen Gleitringdichtungen mit Trockengasschmierung DGS (Dry Gas Seals), wird aufgrund des geringen und kontrollierbaren Leckagestroms, des berührungslosen Betriebs und der Eignung für die Hochdruckumgebung, als Dichtungslösung eingesetzt. Im Projekt (FKZ: 03EE5041H) wurden die Prognosemodelle zur Berechnung des Dichtspaltes entwickelt und in ein digitales Zwillingsmodell implementiert. Die gesamte Architektur des digitalen Zwillings basierend auf einer Open Source IoT-Plattform. Im neuen Projekt wird das Gesamtkonzept auf eine reale Maschine übertragen. Die messbaren und nicht messbaren Prozessgrößen der realen Anlage und ihre logischen Zusammenhänge werden mit Hilfe von maschinellem Lernen und physikbasierten Modellen analysiert. Die Ergebnisse werden zur Leistungsoptimierung von Radialverdichtern in der Prozessindustrie genutzt.

Digitalisierung und interdisziplinäre Auslegungstechnologien von Turbomaschinen für die Energiewende, Teilvorhaben: AP1.1b, AP 1.2c und AP 3.1b

Vorhabenbeschreibung AP 1.1b: Die heutige Vorgehensweise der industriellen aerodynamischen und strukturmechanischen Turbomaschinen Schaufel-Auslegung ist disziplinär und sequenziell organisiert. Im Rahmen des Vorhabens soll dies durch interdisziplinäre Prozessketten und automatisierte Optimierungsstrategien abgelöst werden. Durch eine zielgerichtete Nutzung von Methoden aus dem Bereich Maschinelles Lernen (ML) und künstliche Intelligenz (KI) werden datengetriebene Modelle für die physikalisch umfassende digitale Modellierung bereitgestellt. Vorhabenbeschreibung AP 1.2: Mit dem Harmonic-Balance-Verfahren steht dem DLR ein hochwertiges Frequenzbereichsverfahren für instationäre Strömungssimulationen zur Verfügung, das deutlich effizienter als konventionelle, instationäre Zeitbereichsverfahren (URANS) bei akzeptablem Genauigkeitsverlust ist. Aufgrund sekundärer, instationärer Effekte, deren physikalische Frequenzen nicht Teil des aufgelösten Spektrums sind, konvergieren bis zu einem Drittel der Flatter-Simulationen mit Harmonic Balance nicht. Auslöser sind gerade in den aeroelastischen Bewertungspunkten auftretende strömungsinduzierte Effekte wie Stoß-Grenzschicht-Wechselwirkungen und offene Ablösungen. Vorhabenbeschreibung AP3.1: Das Arbeitspaket teilt sich in zwei Bereiche auf, die jeweils der Untersuchung des entstehenden Wärmeeintrags und des Verschleißes, ausgelöst durch Anstreifen zwischen Bürstendichtung und Rotor, gewidmet sind. Es wird ein Modell zur Beschreibung des Verschleißes erstellt und mit den am DLR erhobenen Versuchsdaten verbessert und validiert. Der beim Anstreifen entstehende Wärmeeintrag wird bestimmt. Die Erkenntnisse sind für die Ertüchtigung der Bürstendichtung als Inner Air Seal essentiell, um den Verschleiß im Betrieb sowie Wärmeeintrag in den Rotor beschreiben zu können.

Akustische Populationserfassung an entlegenen Standorten durch Edge-KI und Satellitenkommunikation, Akustische Populationserfassung an entlegenen Standorten durch Edge-KI und Satellitenkommunikation

Schwerpunktprogramm (SPP) 527: Bereich Infrastruktur - Integrated Ocean Drilling Program/Ocean Drilling Program (IODP/ODP), Teilprojekt: Sedimente des Melvillesees: Ein Zeitfenster in die präholozäne Glazialgeschichte des Laurentidischen Eisschildes (Akronym: MELSED)

Der Melvillesee ist ein Fjordsee, der sich in der letzten Eiszeit am Rande des hochdynamischen Laurentidischen Eisschildes (LIS) befand. Die obersten 10 m der insgesamt ca. 300-400 m Seesedimente haben die postglaziale Geschichte der letzten 10000 Jahre aufgezeichnet. In diesem dicken Sedimentpaket dürfte der See die Klimageschichte bis weit zurück vor das letzte Glazial gespeichert haben und würde sich daher als exzellentes Klimaarchiv anbieten. Um diesen Sachverhalt zu klären, wurde im Sommer 2019 eine Expedition mit dem FS Maria S. Merian (MSM84) unternommen. Während dieser Expedition wurden Sedimentkerne gezogen sowie ein dichtes Netz von hydroakustischen Messungen durchgeführt. Anhang der Sedimentkerne und der Sedimentecholot-Daten kann man fünf verschiedene Schichten im Untergrund des Sees erkennen: (I) post-glaziale Sedimente; (II) Sedimente aus der Zeit des Eisrückzuges; (III) Sedimente, die mit großer Wahrscheinlichkeit in einem subglazialen See unterhalb des aufschwimmenden LIS abgelagert wurden. Darunter finden sich (IV) wiederum schön geschichtete Sedimente, die aus einem früheren eisfreien Zeitraum stammen dürften, vermutlich MIS5, MIS4 oder die erste Hälfte des MIS3. Als unterste Schichte ist das Grundgestein (V) zu erkennen. Unsere Sedimentkerne enthalten Sedimente aus I und II sowie aus dem obersten Bereich von III. Im Rahmen dieses Projektes schlagen wir vor, die post-glazialen Sedimente sowie diejenige vom Rückzug des LIS genauer zu untersuchen, um daran Paläoklimaschwankungen sowie die Rückzugsgeschichte des LIS zu rekonstruieren. In einem zweiten Schritt möchten wir auch die Sedimente analysieren, die vom subglazialen See zu stammen, um diesen besser zu charakterisieren und um zu testen, ob auch diese Sedimente Klimaschwankungen aufgezeichnet haben. Um diese Fragen zu beantworten, werden wir die Sedimentkerne zuerst mit zerstörungsfreien Methoden wie CT-Scanning, Multisensor-Core-Logging und XRF-Scanning untersuchen. Danach werden ausgewählte Kernabschnitte beprobt. Mit Hilfe von Radiokarbondatierungen und paläomagnetischen Messungen werden wir ein Altersmodell erstellen können. Mit einer Kombination der zerstörungsfreien Messungen mit Einzelprobenmessungen (TIC, TOC, Korngröße, XRD, WD-XRF) werden wir die in den Kernen enthaltene paläoklimatologische Information entschlüsseln. Hierbei werden wir einen Schwerpunkt auf die Entwicklung von Proxies legen, die geeignet sind, die vergangenen Vorstöße und Rückzüge des LIS zu rekonstruieren. Falls wir zeigen können, dass die Sedimente des Melvillesees tatsächlich ein Archiv für Klimageschichte auch jenseits des Holozäns sind, dann empfiehlt sich der See als ein Hauptziel einer zukünftigen amphibischen Tiefbohrung von IODP und ICDP. Diese würde mit dem Ziel abgeteuft, die Dynamik des LIS zu rekonstruieren.

Analyse der Mikroplastikbelastung von Meeressäugetieren aus der Arktis

Das stetig steigende globale Mikroplastik-Vorkommen bezieht auch das empfindliche Ökosystem der Arktis mit ein. Die AMAP-Arbeitsgruppe des Arktischen Rates zielt deshalb darauf ab, ein reguläres Monitoring zu etablieren, welches sowohl die Entwicklung der Mikroplastikbelastung erfasst als auch die Auswirkungen auf das Ökosystem überwacht. Für diesen Zweck ist es erforderlich grundlegende Informationen zu sammeln und ein standardisiertes Monitoring zu entwickeln, um durch eine längerfristige Datenerhebung Entwicklungen zu erfassen und negative Veränderungen mit effektiven Maßnahmen entgegenzuwirken. Monitoring an Tierpopulationen erfolgt derzeit an Seevögeln und Fischen. Marine Großsäuger und insbesondere Top-Prädatoren (die der indigenen Bevölkerung teilweise auch noch als Nahrungsgrundlage dienen) wurden bisher weniger stark berücksichtigt, sind jedoch auch für die AMAP-AG von Interesse und Bedeutung. Innerhalb des Projektes werden repräsentative Arten der Arktis untersucht: Wale, Robben, Eisbären und Otter. Die Probennahme geschieht in Kooperation mit arktischen Partnern und zielt darauf ab Daten zur Mikroplastikbelastung der Tiere zu generieren.

Inklusives und integriertes multi-Gefahren Risikomanagement und Freiwilligenengagement zur Erhöhung sozialer Resilienz im Klimawandel, Teilvorhaben: Multi-Risiko Indikatoren Ansatz für Bewertung urbaner Resilienz

Robben: Monitoring der Bestände von Seehunden und Kegelrobben im Schleswig-Holsteinischen Wattenmeer ab 1989

Diese ungefilterte aber geprüfte Datentabellle stellt alle ab 1989 verfügbaren Seehund und Kegelrobben-Daten aus Zählflügen im Bereich des Nationalparks Schleswig-Holsteinischen Wattenmeer zur Verfügung. Es handelt sich bei den Daten einerseits um Erfassungen die während der Seehund-Flüge in den Monaten Mai - Juli (Wurfzeit) und August - September (Haarwechselzeit) durchgeführt werden, andererseits aber auch um Daten, die während der Kegelrobben-Flüge in den Monaten November - April erfasst wurden. Da es sich um eine UIG entsprechende vollständige Weitergabe der aufbereiteten Rohdaten handelt, wurde keine methodische oder biologische Filterung der Daten vorgenommen. Daher sind die Daten für eine Bestandsberechnung nur nach ansprechender Filterung möglich.

(WFS) - Robben: Monitoring der Bestände von Seehunden und Kegelrobben im Schleswig-Holsteinischen Wattenmeer ab 1989 (LKN.SH - NPV)

Dieser Downloaddienst stellt alle ab 1989 verfügbaren Seehund- und Kegelrobben-Daten aus Zählflügen im Bereich des Nationalparks Schleswig-Holsteinischen Wattenmeer zur Verfügung. Es handelt sich bei den Daten einerseits um Erfassungen die während der Seehund-Flüge in den Monaten Mai - Juli (Wurfzeit) und August - September (Haarwechselzeit) durchgeführt wurden, andererseits aber auch um Daten, die während der Kegelrobben-Flüge in den Monaten November - April erfasst wurden. Da es sich um eine UIG entsprechende vollständige Weitergabe der aufbereiteten Rohdaten handelt, wurde keine methodische oder biologische Filterung der Daten vorgenommen. Das bedeutete beispielsweise, dass zufällige Kegelrobben-sichtungen während der Seehund-Zählungen zwar mit erfasst wurden, aber nicht als standardisierte Methode zur Bestimmung der Bestände gelten dürfen.

Aerial Photogrammetric Integrative Surveys, Teilprojekt 2

Reservoir-modelling and parametrization of a potential reservoir structure (Pilot area B) in the German North Sea

As part of the CDRmare joint project GEOSTOR (https://geostor.cdrmare.de/), the BGR created detailed static geological 3D models for two potential CO2 storage structures in the Middle Buntsandstein in the Exclusive Economic Zone (EEZ) of the German North Sea and supplemented them with petrophysical parameters (e.g. porosities, permeabilities). The 3D geological model (Pilot area B; ~560 km2) is located in the north-western part of the German North Sea sector, the so-called “Entenschnabel”, an approximately 150 kilometer long and 30 kilometer wide area between the offshore sectors of the Netherlands, Denmark and Great Britain (pilot region B). The model in the Ducks Beak is based on several high-resolution 3D seismic data and geophysical/geological information from four exploration wells. It includes 20 generalized faults and the following 16 horizon surfaces: 1) Sea Floor, 2) Mid Miocene Unconformity, 3) Base Tertiary, 4) Base Upper Cretaceous, 5) Base Lower Cretaceous, 6) Base Upper Jurassic, 7) Base Lower Jurassic, 8) Base Muschelkalk, 9) Base Röt, 10) Base Solling Formation, 11) Base Detfurth Formation, 12) Base Volpriehausen Wechselfolge, 13) Base Volpriehausen Formation, 14) Base Triassic, 15) Base Zechstein, 16) Top Basement. The reservoir formed by sandstones of the Middle Buntsandstein is located within the Mads Graben, which is bounded to the west by the extensive Mads Fault (normal fault). Marine mudstones of the Upper Jurassic and Lower Cretaceous serve as the main seal formations. Petrophysical analyses of all considered well data were conducted and reservoir properties (including porosity and permeability) were calculated to determine the static reservoir capacity for these potential CO2 storage structures. The model parameterized and can be used for further dynamic simulations of storage capacity, geo-risk, and infrastructure analyses, in order to develop a comprehensive feasibility study for potential CO2 storage within the project framework. The 3D models were created by the BGR between 2021 and 2024. SKUA-GOCAD was used as the modeling software. We would like to thank AspenTech for providing licenses for their SSE software package as part of the Academic Program (https://www.aspentech.com/en/academic-program).

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