Das Projekt "Transportvorgaenge in Stauraumkanaelen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Hochschule Aachen, Lehrstuhl und Institut für Wasserbau und Wasserwirtschaft durchgeführt. Die Behandlung von Abwasser nimmt seit Beginn des 20. Jahrhunderts einen immer hoeheren Stellenwert ein, nachdem bekannt wurde, dass sich durch eine geordnete Abwasserentsorgung die hygienischen Missstaende weitestgehend loesen lassen. Es folgte der Aufbau eines Mischsystems mit einer gemeinsamen Ableitung von Schmutz- und Regenwasser und der Zielvorgabe einer Reinigung des gesamten Abflusses. Im Regenwetterfall kann ein Mischwasserabfluss erreicht werden, der den Trockenwetterabfluss um das 100fache uebersteigt. Die Ableitung dieser Menge zur Klaeranlage ist aus wirtschaftlichen und technischen Gruenden nicht sinnvoll, so dass eine Drosselung des Abflusses vorgenommen werden muss. Gegenstand derzeitiger Gewaesserschutzbemuehungen ist der Bau und die Sanierung von Mischwasserbehandlungsanlagen. Die Funktion dieser Anlagen besteht darin, die in der Mischwasserkanalisation transportierten Schmutzstoffe bei Niederschlagsereignissen zu puffern, d. h. nicht in ein Gewaesser zu entlasten, um sie in der nachfolgenden Trockenwetterphase an eine Klaeranlage weiterleiten zu koennen. Diskutiert wird in diesem Zusammenhang die Rueckhalteleistung von Stauraumkanaelen mit untenliegender Entlastung (SKU), einem speziellen Bautyp der Mischwasserbehandlungsanlagen, der insbesondere bei flacher Topographie bevorzugt eingesetzt wird. Es bestehen Bedenken, dass SKU aufgrund ihrer, im Vergleich zu anderen Anlagentypen, hohen hydraulischen Belastung nur eine geringe Absetzleistung erbringen und zudem mit einem erhoehten Risiko der Ablagerungsremobilisierung behaftet sind. Das uebergreifende Ziel des Forschungsprojektes 'Transportvorgaenge in Stauraumkanaelen' war es, einen Beitrag zur Entwicklung eines flexiblen und zuverlaessigen Verfahrens zur Simulation der hydromechanischen Prozesse in Stauraumkanaelen mit untenliegender Entlastung (SKU) zu leisten und damit Bemessungs- und Gestaltungsvorschlaege zu gewinnen und zu fundieren, so dass letztlich ein optimaler Gewaesserschutz gewaehrleistet werden kann. Das Hauptaugenmerk lag auf der physikalischen und mathematisch-numerischen Simulation des Fuellungs- und Entleerungsvorganges im SKU.
Das Projekt "Experimentelle Untersuchungen turbulenter Stroemungs- und Verbrennungsvorgaenge mit Hilfe der PIV-Messtechnik" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Hochschule Aachen, Fachbereich 4, Fakultät für Maschinenwesen, Lehrstuhl und Institut für Technische Mechanik durchgeführt. Die Particle Image Velocimetry ist ein 2D-Laserlichtschnittverfahren. Zu einem Zeitpunkt kann ein Stroemungsfeld vollstaendig erfasst und in einem zweiten Schnitt auch aufgeloest ausgewertet werden.
Das Projekt "Wiederaufladbare Zink-Luft-Batterien zur Energiespeicherung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Zentrum für BrennstoffzellenTechnik GmbH durchgeführt. Das Ziel von ZnPLUS ist die wissenschaftliche Erforschung aussichtsreicher Konzepte für stationäre, wiederaufladbare Zink-Luft Batterien zur Speicherung von großen Energiemengen. Im Einzelvorhaben von ZBT erfolgen im AP 5.1 Strömungsuntersuchungen und -simulationen, mit dem Ziel, Daten für die Entwicklung einer optimalen Strukturierung der Stromableiterflächen bereitzustellen. Die Simulation bietet die Möglichkeit, viele verschiedene Oberflächenstrukturen zu überprüfen. Die Strömungsmessungen an wenigen Strukturen dienen der Validierung der Simulation. Im Arbeitspunkt 5.5 werden zur Überprüfung der Simulation und der optimalen Gestaltung der Stromableiter segmentierte Elektroden entwickelt. Hierbei sollen ortsaufgelöst die tatsächlich auftretenden Stromdichten / Spannungen gemessen und mit den Simulationen abgeglichen werden. Die Simulationen erfolgen mit Hilfe kommerzieller Strömungssimulations- (CFD-) Software, z.B. ESI CFD-Ace+. Im Labor wird für die Vermessung der Strömungen mit geeigneten Methoden, z.B. der Particle-Image-Velocimetry (PIV), ein optisch zugängliches Modell einer repräsentativen Zink-Luft-Zelle aufgebaut. Zur Zellsegmentierung werden die Elektroden von der Rückseite mit in einer Matrix angeordneten Kontakten versehen, mit denen lokal das Potenzial an der Elektrode gemessen werden kann. Messtechnik und Datenerfassung werden von ZBT aufgebaut, Betrieb und Messung erfolgen beim Partner UDE.
Das Projekt "Abscheidung feiner Partikel in turbulenten Stroemungen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Clausthal, Institut für Mechanische Verfahrenstechnik und Umweltverfahrenstechnik durchgeführt. Technische Abscheider fuer feinste Partikel arbeiten im Bereich laminarer Stroemungen. Neuen Erkenntnissen zufolge laesst sich aber in turbulenten Stroemungen der Abscheidegrad wesentlich erhoehen; die Vorgaenge sind jedoch erst teilweise verstanden. Das Ziel des Forschungsvorhabens ist, die Grundlagen der turbulenten Abscheidung zu erforschen. Um deren Mechanismen aufklaeren zu koennen, muessen die Bewegungen der Partikel in unmittelbarer Naehe der Oberflaeche des Hindernisses, an dem sie abgeschieden werden sollen, registriert werden. Zu diesem Zweck ist ein abbildendes Verfahren (Particle Image Velocimetry) zur Messung der lokalen Verteilung der Geschwindigkeit in Stroemungen mit turbulenten Mikrostrukturen entwickelt worden. Unter Verwendung eines gepulsten Hochleistungslasersystems, eines Spiegelmikroskopobjektivs und zweier CCD-Kameras lassen sich damit bis zu 0,2 pm kleine Partikel im kurzen Zeitabstand zweimal abbilden und aus ihrer Verschiebung die lokale Geschwindigkeit mit Hilfe einer digitalen Bildanalyse ermitteln. Die Partikelpositionen koennen bis auf 2 Mikrometer genau aufgeloest werden. Es ist geplant, mit dieser Messtechnik das Bewegungsverhalten von Partikeln in turbulenten Plattengrenzschichten zu untersuchen.