Projekt- und Abschlussarbeiten

By blending human and autonomous command, the shared control could handle an unexpected situation which is not predefined in autonomous system and meet the requirement of the changing human intention. When shared control is implemented in real unmanned aerial vehicle (UAV) missions, the pilot and onboard autonomous system will partly or fully control the UAV during the operation in different situation, which arise a requirement to design a method to reasonably allocate the authority based on the real-time situation awareness, the intention of the pilot and the running state of the autonomous algorithm.

By blending human and autonomous command, the shared control could handle an unexpected situation which is not predefined in autonomous system and meet the requirement of the changing human intention. Currently, some shared control methods have been developed and their performance verified by simulator. In order to investigate its performance in real scenarios, it required to implement the method to the UAV test platform(Octocopter X8), which has been developed and could meet the requirement of the basic autonomous flight test. So, the objectives of the project is to develop a test scheme for shared control and implement it to the flight platform.

Ziel der Abschlussarbeit ist die detaillierte Untersuchung der Strömung innerhalb eines am Fachgebiet Fluidsystemtechnik entwickelten Rheometers unter der Berücksichtigung unterschiedlicher Randbedingungen für die Fluid-Wand-Interaktion. Daraus soll ein besseres Verständnis des Einflusses der Wandrauheit entwickelt und die Quantifizierung der Schlupflänge durch das Rheometer verbessert werden. Hierzu ist das auch im industriellen Kontext vielfach genutzte Simulationswerkzeug OpenFOAM zu verwenden.

Am Institut für Fluidsystemtechnik forschen wir seit 10 Jahren an der Optimierung technischer Systeme mit Methoden des Technical Operations Research und der diskreten Optimierung. Außerdem sind wir Vorreiter im Forschungsdatenmanagement – ein grundlegendes Werkzeug der Ingenieurwissenschaften der Zukunft. Diese Projektarbeit fußt auf beiden Forschungsbereichen und beinhaltet Konzeption, Implementierung und Test eines Software-Frameworks. Der Test soll anhand der Anwendung von Optimierungsproblemen zur Systemplanung von Lüftungsanlagen in Gebäuden umgesetzt werden.

Do you enjoy analyzing, exploring and identifying solutions to solve complex problems? Join us at the Institute of Flight Systems and Automatic Control (FSR) in cooperation with Rolls Royce Electrical (RRE). In the research project ETHAN, the FSR is working on Condition Monitoring concepts and measurement aggregation hardware for future (hybrid) electrical aircrafts. In coordination with RRE and many more partners, our goal is to develop a condition monitoring concept from scratch. The usage of machine learning methods will be a strong focus to derive system health states and predict Remaining Useful Lifetimes. Your aim in this project will be the creation of an IT-architecture concept of a data logger for condition monitoring purposes of various subsystems from batteries to electric motors.

Do you enjoy analyzing, exploring and identifying solutions to solve complex problems? Join us at the Institute of Flight Systems and Automatic Control (FSR) in cooperation with Rolls Royce Electrical (RRE). In the research project ETHAN, the FSR is working on Condition Monitoring concepts and measurement aggregation hardware for future (hybrid) electrical aircrafts. In coordination with RRE and many more partners, our goal is to develop a condition monitoring concept from scratch. The usage of machine learning methods will be a strong focus to derive system health states and predict Remaining Useful Lifetimes (RUL). Your aim in this project will be the collection, analysis and evaluation of use cases for intelligent maintenance in terms of Predictive Health Management (PHM) in future electric aviation.

Wir kennen das Phänomen Benetzung aus unserem Alltag, bspw. bei Regentropfen auf der Windschutzschreibe oder auch aus industriellen Anwendungen wie der Treibstoffzerstäubung oder Lab-On-A-Chip Anwendungen.

Bei der Modellbildung für Benetzungsprozesse spielt der Schlupf, also das Rutschen der Flüssigkeit auf der Wand, im Nahbereich der Kontaktlinie (hier Treffen Luft, Flüssigkeit und Wand aufeinander) eine große Rolle. Zur Messung dieses Schlupfes wurde am Institut für Fluidsystemtechnik ein hochgenaues Messgerät für die Quantifizierung dieses Schlupfes entwickelt. Da eben dieser Schlupf einen zentralen Parameter für die Simulation von Benetzungsvorgängen darstellt, soll in dieser Arbeit die Interaktion zwischen Flüssigkeit und Messgerät genauer untersucht werden.

Mechanische Lüftungsanlagen verbessern die Luftqualität und ermöglichen luftdichte und damit energieeffizientere Gebäude. Effiziente Systeme können sehr komplexe Topologien aufweisen, welche mittels algorithmisch-gestützten Abläufen geplant werden können, die die Komplexität transparent beherrschen. Um möglichst allgemeingültige Aussagen aus der Optimierung weniger Anlagen schließen zu können, sollen zu Beginn repräsentative Beispielgebäude konstruiert werden.

Mechanische Lüftungsanlagen verbessern die Luftqualität und ermöglichen luftdichte und damit energieeffizientere Gebäude. Um diese effizient zu planen, muss die Komplexität der Anlagen beherrscht werden, wozu sich algorithmisch-gestützte Planungsabläufe eignen. Um die Algorithmen und Methoden bestmöglich in die realen Planungsabläufe zu integrieren, sollen mögliche Schnittstellen erarbeitet werden.

In dieser Arbeit soll eine Carnot-Batterie in der Software Ebsilon modelliert werden. Die Batterie besteht aus einem Joule-Kreisprozess mit interner Wärmeübertragung. Zur Speicherung der thermischen Energie sind zwei Tanks mit einer Salzschmelze und ein Zweitankspeicher mit einem Glykolgemisch vorgesehen. Diese Art der Carnot-Batterie ist ortsunabhängig und kann überall eingesetzt werden.

In diesem ADP soll das turbulente Strömungsfeld am Austritt einer Gasturbinenbrennkammer als Datenbasis zum Training für maschinelles Lernen verwendet werden. Dadurch sollen künstliche Randbedingungen für numerische Strömungssimulationen erzeugt werden.

Am Institut für Flugsysteme und Regelungstechnik werden fehlertolerante Regelungsalgorithmen am Beispiel eines hybriden UAVs erforscht. Das oben abgebildete UAV ist in der Lage, mittels der vier Hubrotoren senkrecht zu starten und zu landen und durch den Tragflügel sehr effizient aerodynamisch zu fliegen. Ein Ausfall eines Hubrotors kann durch die Ruder ausgeglichen werden, allerdings nur bei ausreichend hohem Staudruck an den Steuerflächen. Bei zu geringer Geschwindigkeit kann eine Degradation oder ein Ausfall eines Rotors durch die Ruder nicht mehr vollständig kompensiert werden und die Steuerbarkeit wird beeinträchtigt.

Die erneuerbaren Energien fluktuieren in Zeit und Raum. Um eine stabile Energieversorgung zu gewährleisten werden Speicherlösungen benötigt. Speziell für Windkraftanlagen existieren derzeit keine kommerziell verfügbaren Konzepte.

Am Institut für Mechatronische Systeme im Maschinenbau werden selbstlernende Regelungsalgorithmen für die Fahrzeuglängsdynamik entwickelt, die eine intelligente, teilautonome Fahrzeugbewegung ermöglichen sollen. Neben modellfreien Regelungsansätzen bieten auch modellbasierte Regelungen das Potential, die Effizienz von Fahrzeugen im Betrieb zu steigern und damit den Energieverbrauch zu senken. In dieser Arbeit soll eine solche modellprädiktive Regelung für ein elektrisches Roboterfahrzeug entwickelt werden. Dabei soll zudem untersucht werden, inwiefern ein vorhandenes Prädiktionsmodell aus dem Bereich des Maschinellen Lernens in das Regelungskonzept integriert werden kann.

Am IMS wurde ein Prüfstand aufgebaut, um Rotorabstürze in planetare Fanglager zu untersuchen. Da das versagen des Fanglagers Untersuchungsgegenstand ist, besitzt er ein sekundäres Fanglager. Allerdings ist ungewiss, ob das sekundäre Fanglager den Belastungen stand hält. Ziel dieser Arbeit ist daher denn Ausfall des primären Fanglagers zu detektieren und infolge dessen die Magnetlager wieder einzuschalten. Das ganze soll in ein bestehendes LabView Programm integriert werden, durch das die Sensoren am Prüfstand ausgelesen werden und die Magnetlager bereits angesteuert werden können.

Mittels aktiver Magnetlager können Rotoren berührungsfrei und damit reib- und verschleißfrei gelagert werden. Für die Stabilisierung der Lager ist eine Erfassung der Rotorposition notwendig. Um Kosten und Bauraum zu sparen kann diese aus der Induktivität des Lagers geschätzt werden. Ein Verfahren hierzu wurde am IMS entwickelt und erfolgreich an einer magnetlagelagerten Spindel eingesetzt. Dieses Verfahren ist jedoch ungenau, wenn es bei sehr großen Magnetlagern, wie die der am IMS untersuchten Schwungmassenspeichern, eingesetzt wird. Ziel dieser Arbeit ist es, das Verfahren an große Magnetlager detailliert experimentell zu untersuchen und gegebenenfalls anzupassen.

In zukünftigen digitalen Städten sollen Unbemannte Flugsysteme (UAS) als autonome cyber-physische Systeme in die urbane Mobilität integriert sein. Das damit verbundene urbane Luftverkehrsmanagement unterliegt dabei einer kritischen Abhängigkeit einer zentralen Instanz zur Kollisionsvermeidung und Luftraumaufteilung. Um die Resilienz des urbanen Luftverkehrsmanagements zu erhöhen, beschäftigt sich das Forschungszentrum emergenCITY unter anderem mit der Frage, inwiefern UAS bei Eintreten eines Krisenszenarios dezentral organisiert werden können.

In zukünftigen digitalen Städten sollen Unbemannte Flugsysteme (UAS) als autonome cyber-physische Systeme in die urbane Mobilität integriert sein. Das damit verbundene urbane Luftverkehrsmanagement unterliegt dabei einer kritischen Abhängigkeit einer zentralen Instanz zur Kollisionsvermeidung und Luftraumaufteilung. Um die Resilienz des urbanen Luftverkehrsmanagements zu erhöhen, beschäftigt sich das Forschungszentrum emergenCITY unter anderem mit der Frage, inwiefern UAS bei Eintreten eines Krisenszenarios dezentral organisiert werden können.

Im Rahmen des Clusterprojekts Clean Circles wird an der TU Darmstadt an dem Einsatz von Eisen als klimaneutraler Energieträger geforscht. Für die Verstromung in Kraftwerken soll insbesondere die bestehende Infrastruktur verwendet werden. Innerhalb der Thesis soll der Retrofit von einer bestehenden Anlage bei Infraserv Höchst in Frankfurt modelliert und umfassend bewertet werden.

Schwungmassenspeicher dienen zur Speicherung elektrischer Energie. Zur Reduktion der Reibung wird der Rotor in der Regel magnetgelagert. Im Fall einer Fehlfunktion soll eine mechanische Lagerung (Fanglagerung) ein sicheres Auslaufen des Rotors gewährleisten. Dabei wird die Fanglagerung thermisch stark beansprucht. In der Arbeit soll ein Modell entwickelt werden, mit dem aufbauend auf den Kräften während eines Absturzes die Temperaturen im Lager berechnet werden können.

Im Rahmen der ausgeschriebenen Arbeit soll ein Framework entwickelt werden, um mithilfe von datengetriebenen Ansätzen verschiedene Phänomene, wie Stadtentwicklung oder Entstehung von Kavitationsphänomenen miteinander vergleichen zu können.

Das dynamische Verhalten moderner Turbomaschinen, wie sie beispielsweise in Treibstoffpumpen der Raumfahrtindustrie (z.B. Ariane 5 Trägerrakete), zum Einsatz kommen, ist maßgeblich durch die dynamischen Eigenschaften durchströmter Ringspalte bestimmt. Die Identifikation dieser Eigenschaften ist jedoch oftmals mit großem experimentellem und numerischen Aufwand verbunden. In der Vorauslegung moderner Turbomaschinen ist eine zeiteffektive Berechnung jedoch unabdingbar. Aus diesem Grund soll am FST aufbauend auf Vorarbeiten ein neuronales Netz zur zeiteffektiven Bestimmung der dynamischen Eigenschaften axial durchströmter Ringspalte entwickelt werden.

Kavitation ist in vielen technischen Systemen allgegenwärtig. Besonders bei gleitgelagerten Rotoren wie sie beispielsweise in Flugzeugtriebwerken und Pumpen vorkommen, kommt es zur Ausbildung von Kavitation im divergenten Teil der exzentrisch betrieben Gleitlager, Bild 1. Das Auftreten von Kavitation in Gleitlagern ist hinreichend bekannt. Die Art der Kavitation, d.h. die Ausbildung von Kavitationsfingern, Wolkenkavitation etc., ist jedoch stark vom Betriebspunkt des Lagers, d.h. der Drehzahl sowie der Geometrie und der zu tragen Last des Lagers, abhängig. Zur allgemeinen Untersuchung von Kavitation in engen Ringspalten soll am FST ein neuer Prüfstand ausgelegt und konstruiert werden.

Das dynamische Verhalten moderner Turbomaschinen, wie sie beispielsweise in Treibstoffpumpen der Raumfahrtindustrie (z.B. Ariane 5 Trägerrakete), zum Einsatz kommen, ist maßgeblich durch die dynamischen Eigenschaften berührungsloser Fluiddichtungen bestimmt. Zur Identifikation dieser Eigenschaften werden am FST zwei einzigartige Prüfstände betrieben. Innerhalb der Thesis sollen die dynamischen Eigenschaften speziell für den Fall profilierter Dichtungen wie beispielsweise Labyrinth-Dichtungen experimentell identifiziert werden.

Zur dynamischen Identifikation durchströmter Ringspalte, wie sie beispielsweise in Treibstoffpumpen der Raumfahrtindustrie (z.B. Ariane 5 Trägerrakete), zum Einsatz kommen, werden am FST zwei einzigartige Prüfstände betrieben. Innerhalb der Thesis sollen die dynamischen Eigenschaften der Ringspalte speziell für den Fall laminarer Ringspaltströmung experimentell identifiziert und mit einem bereits bestehenden Berechnungsprogramm verglichen werden.

Turbomaschinen arbeiten häufig, aus ökonomischen Gründen, im Teillastbetrieb. Dabei treten unterschiedliche, sekundäre Strömungsphänomene wie z.B. Teillastrezirkulation auf, die sowohl den Wirkungsgrad als auch die Betriebssicherheit reduzieren. Ziel der Thesis ist die Modell- und Prüfstandserweiterung um die aktive flächige Grenzschichtanregung mittels Einblasens und Absaugens im rotierenden System.

Das Prüffeld des Pumpenherstellers Lewa umfasst Pumpenprüfräume mit mehr als 1 MW Leistung. Diese wird momentan größtenteils ungenutzt als Verlustleistungen wieder abgeführt. Dies soll sich in der Zukunft ändern und das gesamte Prüffeld zu einem „grünen Pumpenprüfstand“ transformiert werden.

Auch im Bereich der Flurförderzeuge halten zunehmend Lithium-Ionen-Batterien Einzug. Diese weisen im Vergleich zu Blei-Säure-Batterien oder Verbrennungsmotoren Vorteile in den Bereichen Fahrdynamik, Ladeverhalten, Effizienz und Nachhaltigkeit auf. Nachteilig sind jedoch die trotz fallender Zellpreise immer noch hohen Systemkosten. Eine optimal auf den Nutzer zugeschnittene Auslegung des gesamten Antriebsstrangs ist daher notwendig, um akzeptable Total Cost of Ownership (TCO) zu erreichen. Zu diesem Zweck kommen ganzheitliche Modelle (Matlab / Python) in Kombination mit Optimierungsalgorithmen zum Einsatz.

Wir modellieren das Wasserversorgungssystem Darmstadts als mathematischen Graph und untersuchen seine Fähigkeit, bei Schadensfällen die Mindestfunktionalität zu erfüllen. Mit einem Optimierungsmodell wird untersucht, wie zusätzliche Versorgungsquellen platziert werden müssen, um die Resilienz zu erhöhen unter der Bedingung, dass der Mindestbedarf gedeckt ist. Im Rahmen dieser Arbeit wirst du ein bestehendes Optimierungsmodell um weitere Nebenbedingungen erweitern sowie das Modell weiter verfeinern, indem du die Parameterwerte durch Erfahrungswerte ersetzt.

Die FST-eigene voll automatisierte Bierbrauanlage liefert neben schmackhaftem Bier bereits auch wertvolle Daten über den Prozess und das Produkt. Die dahinterliegenden Workflows sollen auf den aktuellen Stand der Technik gebracht werden, um die Qualität des Bieres mittels eigens entwickelter FAIR KPIs transparent aufzuzeigen.

Partikelbeladene Strömungen sind in einer Vielzahl von Anwendungen in Natur und Technik allgegenwärtig. Dies umfasst beispielsweise die thermochemische Oxidation von Eisenstaub in einem Brenner oder den Transport von Sedimenten in Flüssen oder Wolken. Zur experimentellen Untersuchung der physikochemischen Phänomene in solch komplexen Strömungen liefern optische Methoden wie die Diffuse Back-Illumination (DBI) Daten, deren Messfehler unter anderem aufgrund von hohen Partikeldichten sehr groß werden können.

Eine Quantifizierung der Messfehler und deren Einflussparameter erfordert die gleichzeitige Kenntnis der wahren und gemessenen Größen. Da dies in der Realität jedoch nur unter eingeschränkten Bedingungen möglich ist, soll eine solche Messung in Software simuliert und die Messfehler des optischen Systems idealisiert quantifiziert werden. Ein solches Imaging-Tool wurde am RSM bereits erfolgreich programmiert und eingesetzt und soll innerhalb dieser Arbeit weiter verbessert werden. Hierbei soll das Tool insbesondere genutzt werden um die wichtigsten Einflussgrößen auf die Messfehler unterschiedlicher Parameter wie Partikelanzahldichte, -größe, -volumen etc. zu identifizieren und Handlungsanweisungen für Experimentatoren abzuleiten. Hierzu sind sowohl Kenntnisse der analytischen Geometrie im Kontext von Computer Vision, der Programmierung solcher Zusammenhänge in MATLAB und der Datenauswertung hilfreich.

Schwungmassenspeicher dienen der Speicherung von Energie. Zur Reduktion der Reibung wird in der Regel ein Magnetlager (AMB) eingesetzt. Im Fall einer Fehlfunktion soll eine mechanische Lagerung, die sogenannten Fanglager, ein sicheres Auslaufen des Rotors gewährleisten. Um die radialen Kräfte auf die Einbauten im Kohlefaserrotor zu reduzieren, sind diese Segmentiert, wodurch es zwischen den Segmenten zu Absätzen kommt. Ziel der Arbeit ist es, dies in Simulationen abzubilden und deren Einfluss zu analysieren.

Die fluktuierenden regenerativen Energiequellen wie Wind- und Sonnenenergie sind verantwortlich für eine stark schwankende Stromproduktion. Um die Verfügbarkeit von Strom auf Angebot und Nachfrage zu kompensieren, ist es erforderlich die Energie zu speichern. Das Strom-Wärme-Strom (SWS)-Speichersystem stellt eine Möglichkeit dar.

In dieser Arbeit ist ein SWS-Speicherkonzept in der Software Ebsilon zu modellieren. Anschließend ist das Konzept hinsichtlich Wirkungsgrad, Stromgestehungskosten und Technologiereifegrad zu bewerten.

Hydrodynamische Gleitlager müssen bei hoher Traglast oder hoher Drehzahl eingesetzt werden, bspw. in großen Turbomaschinen. Bei modernen Anwendungen kann im Schmierfilm zur Schleppströmung in Umfangsrichtung eine überlagerte axiale Strömung kommen. Die Gleitlagerströmung soll mittels CFD (OpenFoam) simuliert und analysiert werden.

Lattice-Boltzmann-Methoden (LBM) können zur numerischen Strömungssimulation auf der Mesoskala genutzt werden.

In dieser Arbeit soll eine numerische Simulation im Softwarepaket OpenLB erstellt werden, um diffusives Blasenwachstum und dynamische Be- und Entnetzungsvorgänge berechnen zu können.

Anschließend sollen die Ergebnisse anhand experimenteller Daten validiert werden.

For the development of innovative lift systems for the next generation of light to mediumweight helicopters, the reliable prediction of icing masses is a central step for improved system designs. Currently, the icing mass due to droplets in the micrometre range is greatly overestimated with current simulation tools. On the one hand, this is due to the fact that the exact residual masses at impact of 10-50 μm droplets at high velocities have not yet been determined experimentally. On the other hand, bouncing effects without direct solid contact occur more frequently in small droplets due to dominant aerodynamic forces. Therefore, the technical focus of the project is the further development and validation of innovative experimental method in order to meet conditions close to the application. First, a single drop experimental test rig is set up realizing a single droplet impact. A drop generation providing single micrometer drops is already present at the SLA. The second central component of the experimental setup is a rotating impact surface, which has a rotor-typical surface texture. This is to be designed as a rotating wheel unit with minimal imbalances in order to create a purely tangentially accelerated surface.

Am Institut für Fluidsystemtechnik wird in enger Kooperation mit der Industrie ein Drosselventil mit variablen Drosselkörpern entwickelt. Die Modularität des Drosselkörpers kombiniert mit additiven Fertigungsmethoden soll die Lücke zwischen Verlustoptimierung und Anpassbarkeit der Drosselmechanismen schließen.

Prüfstandseitig soll ein Überrollvorgang eines Fragmentes innerhalb eines einstufigen Planetengetriebes messtechnisch erfasst werden. Für die Beschreibung des Schadensmechanismus wird unter anderem ein opto-mechanischer Ansatz verfolgt, bei welchem Lasergravuren in Form von FE-Gittern auf Zahnradoberflächen aufgebracht werden und mittels eines bereits implementierten Hochgeschwindigkeitsaufbaus detektiert werden sollen und auftretende Knoten-Deformationen getrackt werden sollen. Ziel ist hierbei ein großformatiges Deformationskennfeld der Zahnradoberfläche aufzuzeichnen. Für die Bearbeitung stehen ein modularer Hochgeschwindigkeitsprüfstand mit telezentrischen Objektiven, 2 High-Speed Kameras und einem entsprechenden Belichtungssystem zur Verfügung. Für Post-Processing steht ein Leistungsrechner zur Verfügung.

Zur Kalibration von Fünfloch- und Hitzdrahtsonden wurde am Institut für Fluidsystemtechnik ein Kalibrierprüfstand aufgebaut. Diesen gilt es nach dem Umzug von der Stadtmitte zur Lichtwiese wieder in Betrieb zu nehmen. Zu den Aufgaben gehört die Inbetriebnahme der Komponenten und der Messdatenerfassung sowie die Erstellung einer Dokumentation und Betriebsanleitung.

Turbomaschinen arbeiten häufig, aus ökonomischen Gründen, im Teillastbetrieb. Dabei treten unterschiedliche, sekundäre Strömungsphänomene wie z.B. Teillastrezirkulation auf, die sowohl den Wirkungsgrad als auch die Betriebssicherheit reduzieren. Ziel der Thesis ist die numerische Simulation der Spaltströmung bei Teillastrezirkulation zwischen stehendem und rotierendem System.

Alternative Kraftstoffe bieten ein großes Potential zur Einhaltung der Klimaziele und zukünftiger Abgasgesetzgebungen. Am Institut für Verbrennungskraftmaschinen und Fahrzeugantriebe wird seit einigen Jahren an dem synthetischen Kraftstoff Oxymethylenether (OME) geforscht.

Um das Potential von OME und weiteren Kraftstoffen aufzeigen zu können, soll ein Versuchsfahrzeug mit einem frei programmierbaren Motorsteuergerät betrieben werden. Das Fahrzeug ist durch vorangegangene Arbeiten mit dem Steuergerät fahrtüchtig, soll nun aber weiter optimiert und die verbaute Aufladung in Betrieb genommen werden.

Die Kollision von Tropfen unterschiedlicher, mischbarer als auch nicht mischbarer Flüssigkeiten ist die Grundlage des Sprühtransports und in vielen technischen Anwendungen von entscheidender Bedeutung. Dazu gehört unter anderem die (Mikro-) Verkapselung von Tropfen, Partikeln und lebenden Zellen als auch die Multikomponenten Sprüheinblasung in Raketentriebwerken. Der Fokus der aktuellen Forschungsarbeit liegt auf den Diffusions- und Mischungsvorgängen bei der Vereinigung von Tropfen gleicher als auch unterschiedlicher Flüssigkeiten. Hierzu gibt es am Fachgebiet SLA ein gemeinsames Projekt mit dem DLR und der ESA zur Untersuchung der Tropfenkollision sowohl unter Mikrogravitation auf der Internationalen Raumstation (ISS) und bei Parabelflügen als auch unter terrestrischen Bedingungen.

Wärmeübertragung im Weltall mit Blasensieden hat es in sich: Durch die fehlende Schwerkraft bleiben die Dampfblasen einfach dort, wo sie entstanden sind. Ein vielversprechender Ansatz ist das Aufbringen eines elektrischen Feldes, welches den Transport der Blasen ermöglicht. Dazu werden am TTD detaillierte Untersuchungen durchgeführt – zuerst auf der ISS und nun numerisch mit OpenFOAM. Dem Mehrphasen-Solver am TTD fehlt jedoch noch die Möglichkeit der Modellierung des elektrischen Feldes. Diese soll im Rahmen einer Masterarbeit geschaffen werden.

Am Institut für Technische Thermodynamik wird in einem Strömungskanal mit integrierter Heizeroberfläche die Verdampfung und insbesondere die Ablagerungsbildung von kohlenstoffhaltigen Fluiden untersucht. Dadurch sollen die ursächlichen Mechanismen bei der Bildung von festen Ablagerungen genauer erforscht werden. Gesucht wird ein*e Student*in, die im ersten Schritt versuchen soll den Heizer mittels eines Sinterprozesses mit einer porösen Oberfläche zu versehen. Im Anschluss sollen systematische Verdampfungsversuche im Labor an dem eigenen und bereits vorhandenen Heizertypen durchgeführt, ausgewertet und dokumentiert werden. Bei Interesse freue ich mich auf eine Mail an die angegebene Adresse.

Umfassende Maßnahmen am LSTR wurden umgesetzt, um eine hochgenaue Verlust- und Wirkungsgradbestimmung zu ermöglichen. Dies erlaubt präzise Validierungen numerischer Simulationen sowie Quantifizierung von Modellierungsfehlern mithilfe von Messdaten. Im Vergleich von Numerik zu Experiment liegen Unsicherheiten im Massenstrom in die Turbineneintrittsebene des LSTRs vor. Ziel der Arbeit ist die Durchführung einer vergleichenden, detaillierten Massenstrombestimmung in der Turbineneintrittsebene. Hierfür sind Messungen durchzuführen und auszuwerten sowie Quantifizierungen der Unsicherheit der Massenstrombestimmung vorzunehmen.

Aerothermale Optimierungen sind Stand der Technik in der Entwicklung moderner Gasturbinen und Triebwerke. Derzeitiger Gegenstand der Forschung am Large Scale Turbine Rig (LSTR) sind Kühllufteinblasungen an der äußeren Endwand und deren Einfluss auf die Strömung im äußeren Ringkanal. PSP ist eine hoch-auflösende, optische Messtechnik mit der die Filmkühleffektivität an der äußeren Endwand bestimmt werden kann.

Gegenstand der Thesis sind die Erarbeitung einer Methode zur Durchführung von thermischen Messungen an der äußeren Endwand. Hierzu ist das vorhandene PSP-System wieder in Betrieb zu nehmen, damit anschließend Voruntersuchungen durchgeführt werden können. Ziel der Arbeit ist die Erarbeitung einer Methode für PSP-Messungen an der äußeren Endwand des LSTRs.

Wärmeübergang und Filmkühleffektivität sind entscheidend zur Validierung von Kühlgeometrien moderner Hochdruckturbinen. In vorangegangenen Untersuchungen wurden Messungen zur Quantifizierung dieser Größen an der nabenseitigen Endwand des Large Scale Turbine Rigs (LSTR) durchgeführt. Für anstehende Untersuchungen von Kühlgeometrien in der gehäuseseitigen Endwand sind neue thermische Messmethoden zu entwickeln bzw. bestehende Messmethoden zu übertragen.

Die Konzeptentwicklung soll dabei sowohl Messmethoden als auch Analogien zur Übertragung der thermischen Messergebnisse auf reale Hochdruckturbinen beinhalten.