Fluid-Struktur-Interaktionen in hydraulischen Systemen - Simulation und Experiment

Masterprojekt Maschinenbau - Schwerpunkt Mechatronik

KURZBESCHREIBUNG:

Das Computational Engineering bietet leistungsfähige Verfahren und Programme, um die unterschiedlichsten physikalischen Effekte und Phänomene zu berechnen: Strömungsmechanik, Strukturanalyse, Elektromechanismus, Mechatronik oder auch Systemdynamik. Gestiegene Anforderungen an die Realitätstreue von Simulationen und zunehmend komplexere technische Fragen machen es notwendig, Simulationen unterschiedlicher Disziplinen miteinander zu koppeln. Nur so gelingt es, die Wechselwirkungen technischer und physikalischer Effekte realitätsgenau in mathematisch-numerischen Modellen abzubilden.

Typische Anwendungsbereiche für solche gekoppelten Simulationen sind zum Beispiel Fluid-Struktur-Interaktionen (FSI) in Maschinenkomponenten oder hydraulischen Systemen. Die zeitlich veränderlichen Druck- und Strömungsverhältnisse des Fluids in der Maschine oder dem Leitungssystem haben einen Einfluss auf  die Detailgeometrie und damit auch das dynamische Verhalten von zum Beispiel Ventilklappen, Dichtungen oder der dünnwandigen Leitung selber. Die Untersuchung solcher lokaler Phänomene mittels multi-physikalischer Simulationsmodelle und die Validierung solcher Simulationsmodell durch geeignete Experimente sind ein aktuelles Forschungsthema bei Fraunhofer SCAI.

Mit der Software MpCCI bietet SCAI eine Plattform zur Simulationskopplung an -  im FSI-Bereich werden die Simulatíonswerkzeuge Abaqus, Ansys, Fluent, FineHexa, FineTurbo,  MSC Marc, MSC.Nastran,  OpenFOAM, STARCCM, sowie viele Forschungs- und Inhouse-Codes unterstützt.

Co-Betreuer: Klaus Wolf (Fraunhofer SCAI)
 

PROJEKTPHASEN:

Masterprojekt 1:

• Einarbeitung in die multi-physikalische Simulation.
• Erste Arbeiten mit CFD und FEM-Codes sowie mit der Kopplungsschnittstelle MpCCI

Masterprojekt 2:

• Planung und Aufbau von geeigneten Experimenten für hydraulische Systeme an der HS-BRS (ggf. zusammen mit HagenStiftung)  

Masterthesis:

• Durchführung von virtuellen und realen Testreihen
• Abgleich und Validierung der Modelle, Benchmarks

Anzahl Plätze: 2