Kontakt

Dipl.-Ing. Tobias Bestier

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18059 Rostock

Fon  +49 (0) 381 498 - 9313
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tobias.bestieruni-rostockde

Neue Anschrift ab KW 36/2022:

Statikgebäude (Haus IV) / Raum 109
Albert-Einstein-Straße 2
18059 Rostock


Schiffbauliche Anwendungen von Methoden zur Strömungskontrolle (SAMSON)

Teilvorhaben: Design und Experimentelle Untersuchung von Strömungskontrolle im Schiffbau (DEUSS)

Motivation

The design process of cooling systems relies heavily on numerical and empirical methods. In the current state, experimental methods for the determination of the convective heat transport are used only in the late design process, since common methods are associated with high costs in terms of time and money. In contrast, the extremely fast MRI measurement process produces data sets with millions of velocity and temperature measurement points in just a few hours. Furthermore, because no optical access is required, models can be made quickly and inexpensively using rapid prototyping or additive manufacturing methods. MRI measurements could thus be integrated in the early stage of the development process, which can significantly improve the prediction accuracy of the designs. For the examinations, the Institute of Fluid Mechanics owns a MRI laboratory, which is specially designed for flow measurements in the context of engineering.

Objectives

The fundamental feasibility of quantitatively measuring three-dimensional temperature fields in flows using MRI measurement techniques has already been demonstrated in preliminary studies. In this project, the measurement process will now be optimized and error influences will be minimized in order to advance the further development of measurement technology right up to industrial maturity. In particular, it is investigated how this methodology can be applied to the design of turbine blade cooling systems for aircraft engines.

Das Ziel dieses Teilvorhabens besteht in der Bereitstellung der Voraussetzungen für die experimentelle Untersuchung von schiffbaulichen Modellen mit aktiver Strömungskontrolle, der prototypischen Entwicklung von Strömungskontrollsystemen in schiffbaulichen Modellen und der experimentellen Validierung derselben.

Motivation

Ökologische und ökonomische Aspekte sind Triebkräfte der Erforschung und Entwicklung von Methoden zur Steigerung der Energieeffizienz im maritimen Güter- und Personentransport. Neben logistischen Neuerungen, treibstoffeffizienteren Hauptmaschinen und anderen Aspekten spielt die Hydrodynamik des Rumpfes und der Steuer- und Antriebsorgane eine Schlüsselrolle bei den Anstrengungen, die Transportaufgaben zur See nachhaltiger zu lösen.

Ziele

Die strömungsmechanische Zielstellung ist die Verringerung bzw. Vermeidung einer Strömungsablösung. Die Strömung entlang eines Körpers verliert durch Reibung an Impuls. Kommt ein negativer Druckgradient und/oder die Krümmung der Oberfläche des Körpers hinzu, kann die Strömung der Oberfläche nicht weiter folgen und verliert den Kontakt. Ein Rückstromgebiet entsteht, verbunden mit einer Erhöhung des Widerstands und Verringerung von Auftriebskräften. Die Kontrolle der Ablösung zielt auf eine vollständige Vermeidung der Ablösung oder eine Verzögerung der Ablösung hin zu höheren Anstellwinkeln bzw. kleineren Reynolds-zahlen ab.

Messung am Ruder mittels Hochleistungsschleppsystem
Messung am Ruder mittels Hochleistungsschleppsystem

Arbeitsplan

Das Ziel des Projektes ist die Demonstration von Strömungskontrolle an den vier Leitanwendungen Ruder, Rumpf, Hinterschiff und Stabilisatoren.

Die spezifischen Arbeitsschritte für jede Anwendung folgen einer gemeinsamen Methodik, die die Anforderungen bei der Entwicklung eines Strömungskontrollsystems abbildet und gleichzeitig wissenschaftliche Reproduzierbarkeit sicherstellt. Diese beinhalten die schrittweise Erhöhung der Technologiereife für jede Implementierung nach definierten Kriterien. Dabei sind drei Entwicklungsstufen vorgesehen: erstens, vereinfachte Modelluntersuchungen am Hochleistungsschleppsystem im Schleppkanal der Universität Rostock (LSM); zweitens, realistische Modellgeometrie in relevanter Umgebung im Schleppkanal; und drittens Teilentwicklung eines Full-Size Demonstrators.

Informationen zum Forschungsprojekt

Antragsteller / Bearbeiter Prof. Dr.-Ing. Sven Grundmann; Matthias Fromm, M. Sc.; Dipl.-Ing. Tobias Bestier
Laufzeit 1.11.2019, 36 Monate
Finanzierung Bundesministerium für Wirtschaft und Entwicklung (BMWi)