Fluidenergiemaschinen

Forschungsbereich Fluidenergiemaschinen

Der Forschungsbereich Fluidenergiemaschinen ist einer der größeren Forschungsbereiche am Institut für Fluidsystemtechnik. Es werden die dominanten und wichtigsten Phänomene bei der Energieumwandlung von Fluidenergie in mechanische Energie erforscht. Der Schwerpunkt liegt hierbei auf den Turbomaschinen, die sich nochmals weiter aufgliedern, wie in untenstehender Abbildung dargestellt ist. Kleinwasserkraft vertritt den Bereich der Kraftmaschinen (Energiegewinnung aus dem Fluid). Die drei Unterpunkte der Arbeitsmaschinen – Skalierungsmethoden, Sekundärströmungen und Energieeffizienz – behandeln relevante Forschungsthemen bei der Beförderung von Fluiden (Energiezufuhr in das Fluid), wobei hier sowohl gasförmige als auch flüssige Medien untersucht werden, beispielsweise in Ventilatoren oder Pumpen. Um die Aufgabenstellungen zu bewältigen, werden sowohl analytische Methoden, als auch numerische und experimentelle Untersuchungen herangezogen. Alle Themenbereiche haben einen starken Bezug zu industrienahen Problemstellungen. Künftig sind ebenfalls Forschungsprojekte im Bereich der Verdrängermaschinen geplant.

Der Bereich „Kleinwasserkraft“ entwickelt neue Konzepte zur Optimierung und Skalierung von umweltverträglicher Wasserkraft. Die Optimierung basiert auf streng axiomatischen Vorgehensweisen. Zur Skalierung wird u.A. das Cordier Diagramm herangezogen. Zusätzlich werden Modellversuche im Labor und experimentelle Untersuchungen an bereits vorhandenen Wasserkraftwerken durchgeführt.

Skalierung des Wirkungsgrades
Skalierung des Wirkungsgrades

Der zweite Bereich „Skalierungsmethoden“ entwickelt eine Wirkungsgradaufwertemethodik für Ventilatoren. Das Ziel ist, durch das Wissen der Ventilatorkennwerte und der Geometrie den Wirkungsgrad eines geometrisch ähnlichen, nur maßstäblich skalierten Ventilators vorherzusagen. Diese Methodik ist physikalisch basiert und sowohl für axiale, als auch für radiale Ventilatoren einsetzbar. Als Basis dienen experimentelle und numerische Untersuchungen an den institutseigenen Prüfständen.

Pumpe

Der Bereich „Sekundärströmungen“ untersucht die Vorhersage von Strömungsinstabilitäten und die Wirbelausbreitung an einem Übergang zwischen einem stehenden und einem rotierenden Rohr. Dabei liegt der Schwerpunkt auf der Beschreibung der Drallausbreitung und dem Einfluss des Dralles auf die axiale Grenzschicht. Hinsichtlich der Teillastrezikulation wird die Beeinflussbarkeit der axialen Grenzschicht, unter Anderen mittels der aktiven Strömungskontrolle erforscht. Damit soll der Einsatzbereich einer Turbomaschine erweitert werden.

Der vierte Bereich „Energieeffizienz“ beschäftigt sich mit standardisierten Methoden zur Energieeffizienzbewertung und Energieeinsparpotentialen der Gruppe der Energy related Products (ErP). Gemeinsam mit den Dachorganisationen der jeweils betroffenen Produkthersteller werden Standardisierungsvorschläge zur Energieeffizienzbewertung von Produktgruppen erarbeitet. Aktuelle Arbeiten dieses Bereiches beschäftigen sich mit dem sogenannten Extended Product Approach zur Bewertung der Energieeffizienz von Wasserpumpenaggregaten (Einheit aus Wasserpumpe, Elektromotor und Frequenzumrichter) sowie der Entwicklung einer Bewertungsvorschrift der Energieeffizienz von Verdrängerpumpen unter Berücksichtigung deren funktionalen Anforderungen.

Aktuelle Forschung

Thema Bearbeiter Infos
   
Kleinwasserkraft Christian Schmitz, M.Sc.
Tel.: +49(0)6151 787-7003
Christian Schmitz
Forschungsseite
   
Belastbare Validierung und Erweiterung einer Aufwertungsmethodik für Radialventilatoren Sebastian Saul, M.Sc.
Tel.: +49(0)6151 16-27107
Forschungsposter
   
Generische Untersuchung der Teillastrezirkulation Ferdinand Cloos, M.Sc.
Tel.: +49(0)6151 16-27127
Forschungsposter
   
Entwicklung einer funktionsrelevanten Wirkungsgradbeschreibung von Verdrängermaschinen Christian Schänzle, M.Sc.
Tel.: +49(0)6151 16-27105

Forschungsposter
 

Abgeschlossene Forschungsvorhaben

Thema Bearbeiter Infos
Belastbare Validierung und Erweiterung einer Aufwertungsmethodik für Radialventilatoren Sebastian Saul, M.Sc. Abschlussbericht
Publikationsliste
Weitere Informationen sowie den vollständigen Schlussbericht erhalten Sie über die Forschungsvereinigung für Luft- und Trocknungstechnik, Frankfurt. Kontakt:
   
Untersuchung und aktive Kontrolle
der Strömungsstabilität beim Übergang in ein rotierendes System
Dr.-Ing. Dennis Stapp
Forschungsposter
   
Das dynamische Betriebsverhalten von Schraubenpumpen Dr.-Ing. Joachim Thurner
Download
   
Entwicklung und Validierung eines neuen Verfahrens zur Aufwertung des Wirkungsgrads von Axialventilatoren im gesamten Betriebsbereich Dr.-Ing. Michael Heß
Download
Abschlussbericht
   
Zusammenhang zwischen Geometrie, Betriebsverhalten und Akustik bei axialen Turbomaschinen Dipl.-Ing. Sascha Karstadt
Download
   
Mikropumpe aus ferromagnetischem Elastomer Dipl.-Ing. Jan Deichmann
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Virtueller Abgasturbolader Dr.-Ing. Mehdi Nakhjiri
Download
   
Experimentelle Untersuchung und Optimierung des Betriebsverhaltens eines Schraubenverdichters Dipl.-Ing. Berthold Matyschok
Tel.: +49(0)6151 16-27103
Download
   
Theoretische Untersuchungen und experimentelle Validierung zur Aufwertung von Wirkungsgrad und Druckziffer bei Radialventilatoren Dipl.-Ing. Stefan Stonjek Forschungsposter
Publikationsliste

Weitere Informationen sowie den vollständigen Schlussbericht erhalten Sie über die Forschungsvereinigung für Luft- und Trocknungstechnik, Frankfurt. Kontakt:
   
Theoretische und Experimentelle Untersuchungen an drehzahlregelbaren Kreiselpumpenaggregaten Sebastian Lang, M.Sc.
Tel.: +49(0)6151 16-27112
Forschungsposter