Strömungslabor

Wir beschäftigen uns mit Strömungsmesstechnik und CFD-Simulation v.a. für Ventilatoren und lufttechnische Geräte sowie für eine große Bandbreite von Aerosolfilteranwendungen

Wir verfügen z.B. über folgende Möglichkeiten, teilweise auch über das Institut für Strömung in additiv gefertigten porösen Strukturen (ISAPS):

  • Kammerprüfstände nach DIN 24163 zur Untersuchung von Ventilatoren
    und lufttechnischen Geräten bis 25.000 m³/h
  • Kühlerprüfstand zur Untersuchung von PKW-Kühlmodulen im heißen Zustand (Kühlmittelkonditionieranlage statt Kühlerprüfstand)
  • Drehmomentprüfstände zur direkten Messung des Drehmomentes von Ventilatoren
    an den Kammerprüfständen
  • Kalibrierkanal zur Kalibrierung von Messeinrichtungen bis 40 m/s (Strömungssonden)
  • Geschwindigkeitsmessungen, Strömungssichtbarmachung
CFD und Strömungslabor
Lufttechnik

In Kooperation mit dem Institut für Strömung in additiv gefertigten porösen Strukturen (ISAPS)

  • Filtermaterialprüfstand zur Ermittlung von Fraktionsabscheidegrad und Druckverlust von
    Filtermaterialien vom Neuzustand bis zum stationären Zustand
  • Ölnebelfilterprüfstand zur Bestimmung von Fraktionsabscheidegrad, Druckverlust und
    Drainagerate bei Dauerbeölung
  • Lufttrocknerkartuschenprüfstand
  • Überprüfung der Effizienz von Raumluftfiltern
  • Filterprüfstand für additiv gefertigte Filterronden
  • Schutzmaskenprüfstand zur Untersuchung von Selbst- und Fremdschutz von Masken unter realitätsnahen Bedingungen (im Aufbau)
  • Druckluftfilterprüfstand (in Konzeption)
  • Prüfstand für Flachproben von Kfz-Pollenfiltern (in Konzeption)
Aerosolprüfstand
Aerosolprüfstand
  • CFD-Berechnungen mit den Programmen STAR-CCM+ und ANSYS Fluent / ANSYS CFX
  • Filterberechnung mit dem Programm GeoDict
Simulation von eingefärbtem Strömungsverlauf um ein Auto
Arbeitsplätze in Labor mit Computern, Tischene und Stühlenbor

Ausstattung:

  • 2 Hochleistungsrechner mit je 2x6 Kernen 2600 MHz und 48 GB RAM
  • 1 Hochleistungsrechner mit 2x6 Kernen 2600 MHz und 96 GB RAM
  • 1 Hochleistungsrechner mit 2x10 Kernen 2600 MHz und 129 GB RAM
  • 3 HP Workstations mit je 4 Kernen 3200 MHz und 16 BG RAM

Durch die Kooperation mit dem Institut für Strömung in additiv gefertigten porösen Strukturen (ISAPS) kann auf weitere Hardware zurückgegriffen werden:

  • 3 Hochleistungsrechner mit je 2x12 Kerne 2600 MHz und 256 GB RAM
  • 1 Simulations-PC, CPU mit 8 Kernen 3200 MHz und 192 GB RAM

Die HHN und das ISAPS haben Zugang zum bwUniCluster2, der Hochleistungsinfrastruktur des Landes Baden-Württemberg, zur Durchführung von extrem rechenzeit-intensiven Simulationen

Verwendete Software:

  • StarCCM+
  • ANSYS CFD (CFX, Fluent)
  • GeoDict
  • CATIA V5
Historie des Strömungslabors

Prof. Dipl.-Ing. Willi Bohl leitete das Strömungsmaschinenlabor von 1965 bis 1999. Er ist Gründer des Labors für Strömungsmaschinen, Autor mehrerer Bücher. Er führte die Vorlesungen und Übungen für Strömungslehre und Strömungsmaschinen durch und entwickelte das Labor zu einem Forschungs- und Entwicklungslabor weiter.

Anfänglich wurde das Strömungsmaschinenlabor als reines Ausbildungslabor aufgebaut, das aus einzelnen Versuchen bestand. Im Rahmen der Ausbildung wurden Versuche an Kraft- und Arbeitsmaschinen durchgeführt und mit den damals zu Verfügung stehenden Methoden und Hilfsmittel ausgewertet, d.h. v.a. papierbasiert anhand von Diagrammen, Tabellen und Berichten.

In dieser Zeit erschien auch sein zweites Buch „Laborversuche an Kraft- und Arbeitsmaschinen“ (Hanser Verlag München, Koautor Prof. Mathieu) als Hilfestellung für die Studierenden. Die dort beschriebenen messtechnischen Grundlagen wie auch die Versuchsanleitungen der Labore für Strömungsmaschinen und Kolbenmaschinen dienten den Studierenden als Hilfe für die Vorbereitung und Durchführung der Versuche. Die Studierenden ergänzten und verbesserten im Rahmen von Labor- oder Abschlussarbeiten die einzelnen Versuche und leisteten so wertvolle Beiträge zur Ausbildung nachfolgender Generationen von Studierenden. Weitere Buchveröffentlichungen folgten in den nächsten Jahren – seit 2004 gemeinsam mit dem Nachfolger Prof. Elmendorf.

Im Laufe der Zeit entwickelte sich das Labor immer mehr zu einem Forschungs- und Entwicklungslabor, in dem zahlreiche Studien- und Diplomarbeiten in Zusammenarbeit mit der Industrie durchgeführt wurden.

Experimentelle Schwerpunkte des Labors waren:

  • Berechnung, Auslegung, Konstruktion, Aufbau und Inbetriebnahme verschiedene Ventilatoren- und Pumpenprüfstände
  • Aufbau eines Strömungskanals
  • Projektierung von Prüfständen zur Messung der Widerstandsbeiwerte von Armaturen
  • Auslegung und Optimierung von Arbeitsmaschinen (Pumpen, Verdichter und Axial- und Radialventilatoren) sowie lufttechnischen Geräten und kompletten Anlagen
  • Akustische Messungen und Analysen an verschiedenen Ventilatoren
  • Entwicklung und Erstellung verschiedener Programme für:
  • Auslegung von Ventilatoren
  • Festigkeitsberechnung von Ventilatorschaufeln
  • Auswertung der Versuche an Pumpen- und Ventilatorenprüfständen

Herr Bohl war jahrelang Mitglied  in  Normungsausschüssen (DIN 24163 und 2044, ISO 5801 und 5802).

Prof. Dr.-Ing. Wolfgang Elmendorf leitete das Labor für Strömungsmaschinen von 1999 bis 2020 und verantwortete die Vorlesungen und Labore im Bereich Strömungstechnik, Strömungsmaschinen und Computational Fluid Dynamics (CFD).

In dieser Zeit blieb das Labor weiterhin als Forschungs- und Entwicklungslabor bestehen und wurde durch neue Schwerpunkte ergänzt. Auf Versuchsseite waren dies u.a. ein Drehmomentenprüfstand sowie ein Kühlerprüfstand. Ganz neu war der Aufbau eines CFD-Labors mit leistungsstarken Rechnern zur Durchführung von Forschungsarbeiten im Bereich der angewandten Forschung.

 Neben zahlreichen Studien- und Diplom- / Bachelor- / Masterarbeiten wurden gemeinsam mit Industrieunternehmen zahlreiche Transfer- und Forschungsarbeiten sowie Forschungsprojekte durchgeführt.

Experimentelle Schwerpunkte des Labors waren:

  • Automatisierte Messwerterfassung und Datenauswertung an verschiedenen saugseitigen Ventilatorenprüfständen und einem Strömungskanal
  • Verbesserung durchströmter Systeme im Hinblick auf den Wirkungsgrad sowie das Betriebs- und Geräuschverhalten
  • Optimierung von Axial- und Radialventilatoren sowie lufttechnischen Geräten
  • Konstruktion, Aufbau und Betrieb eines Drehmomentenprüfstandes und zahlreiche Messungen an Ventilatoren sowie lufttechnischen Geräten
  • Aufbau eines Kühlerprüfstandes mit Kühlmittelkonditionieranlage
  • Messungen und Analysen von verschiedenen PKW-Kühlmodulen am Kühlerprüfstand im Hinblick auf verbesserte Wärmeabfuhr


Numerische Untersuchungen:

  • CFD-Strömungssimulation mit Hochleistungsrechnern
  • High Performance Computing (HPC) mit Zugang zum bwGrid

Beide ehemaligen Leiter des Labors für Strömungsmaschinen sind Autoren von Fachbüchern, die im Buchverlag Vogel erschienen sind:

  • W. Bohl und W. Elmendorf: Technische Strömungslehre
  • W. Bohl und W. Elmendorf: Strömungsmaschinen 1
  • W. Bohl: Strömungsmaschinen 2

Zum ISAPS:

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