Simulation eines Wärmeübertragers

Hintergrund:

Im Rahmen der Implementierung neuer Antriebskonzepte stellt die Entwicklung von Hochleistungswärmeübertrager einen entscheidenden Teilschritt dar. Diese müssen unter gegebenen Randbedingungen eine größtmögliche Wärmemenge bei zugleich geringem Druckverlust und Gewicht übertragen. Neben einer optimalen Gestaltung der durchströmten Struktur innerhalb des Wärmeübertragers (WÜ) hat die Integration dessen in das Flugsystem einen maßgeblichen Einfluss auf die Gesamteffizienz. Um mögliche Wechselwirkungen zwischen dem Integrationskonzept und dem WÜ bereits bei der Auslegung zu berücksichtigen, ist ein detailliertes Verständnis der auftretenden Phänomene von Nöten.

Um die Auswirkung der Integration auf die Leistungsfähigkeit eines Wärmeübertragers zu bewerten, wird am Institut für Strahlantriebe (ISA) ein neuartiges Wärmeübertragerkonzept in mehreren Stufen aerodynamisch charakterisiert. Nach der experimentellen Untersuchung der isolierten Komponente (periodisches Strömungsfeld) erfolgt im nächsten Schritt eine Integration derer in einem geraden Abströmkanal. Da eine gerade Kanalführung stromab des Wärmeübertragers nicht immer möglich ist, sollen im Rahmen dieser Arbeit verschiedene Abströmbedingungen und deren Auswirkung auf die Leistungsfähigkeit des Gesamtsystems numerisch untersucht und verglichen werden.

Aufgaben:

• Literaturrecherche zum Thema Integration von Wärmeübertragern in Fluganwendungen
• Einarbeitung in die numerische Strömungsmechanik
• Identifikation von Geometrieparametern zur Beschreibung des Abströmkanals
• Erweiterung eines bestehenden CFD um die parametrische Abströmgeometrie
• Parameterstudie zu den identifizierten Geometrieparametern
• Wissenschaftliche Auswertung und Dokumentation der Ergebnisse

Betreuer: Jürgen Inkoferer

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