20 JAHRE - Bayerische Forschungsstiftung
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energie unD umweLt neue ProJeKte ProJeKtLeitung technische universität münchen Lehrstuhl für energiesysteme boltzmannstraße 15 85748 garching bei münchen Prof. Dr.-ing. hartmut spliethoff tel. 089 / 289-16272 Fax 089 / 289-16271 www.es.mw.tum.de spliethoff@tum.de ProJeKtPartner Linseis messgeräte gmbh www.linseis.com 80 Entwicklung einer Hochdruck-Thermowaage und Untersuchungen zum Alkaliverhalten Links: blick in den Probenraum einer thermowaage bei 1500 °c; rechts: numerische simulation der temperatur und der strömung im Probenraum der hochdruck-thermowaage Ziel des Projektes ist die untersuchung des alkaliverhaltens bei höchsten Drücken und temperaturen unter Flugstrom-Vergasungsbedingungen. hierzu wird eine Versuchsanlage zur simultanen thermischen analyse unter Drücken bis 50 bar und temperaturen bis 1800 °c entwickelt. Vergasungsbasierte Kombikraftwerke bestechen durch höchste wirkungsgrade, die möglichkeit zur abtrennung von co2 und eine hohe Lastwechselfähigkeit. Durch den steigenden anteil an fluktuierenden regenerativen energien werden sie in Zukunft besondere bedeutung erlangen. eine optimierung der Kraftwerkstechnologie erfordert die untersuchung von einzelphänomenen wie dem schlackeverhalten oder dem einbindungsverhalten von alkalien. insbesondere das alkaliverhalten bei höchsten temperaturen und Drücken in reduzierender (Vergasungs-) atmosphäre ist im hinblick auf die reinigung des synthesegases von großem interesse. Die im brennstoff enthaltenen alkalien verursachen heißgaskorrosion, die die standzeiten der gasturbinen stark verringert. nach dem stand der technik wird das synthesegas zur reinigung stark abgekühlt, sodass die alkalien auskondensieren. um den hierdurch bedingten wirkungsgradverlust zu reduzieren, ist eine reinigung des synthesegases bei möglichst hohen temperaturen erstrebenswert. Der umfangreichste und anspruchvollste teil des Projektes ist die auslegung und Konstruktion der hochdruckthermowaage. Die größten herausforderungen ergeben sich dabei durch die extrem hohen temperaturen bei zugleich hohem Druck und der notwendigen höchsten Präzision in der wägegenauigkeit von 1 millionstel gramm. nach Fertigstellung und inbetriebnahme der anlage wird das Versuchsprogramm zum Verhalten von alkalien bei höchsten Drücken und temperaturen am Lehrstuhl für energiesysteme der tum durchgeführt. Die untersuchung des alkaliverhaltens wird damit erstmals mit einer thermowaage möglich sein. Danach steht die anlage für ein breites spektrum an Fragestellungen aus dem energietechnischen oder materialwissenschaftlichen sektor bereit.
Fahrzeugaerodynamik für innovative Antriebskonzepte (DrivAer) 1:2,5-modell des Drivaer-Körpers im windkanal a der technischen universität münchen Das Projekt Drivaer beschäftigt sich mit der entwicklung eines generischen Fahrzeug- modells, das untersuchungen zur um- und Durchströmungsproblematik von Fahrzeugen – insbesondere auch in der elektromobilität – ermöglicht. aerodynamische untersuchungen werden in der automobilaerodynamik sowohl an verein- fachten Prinzipkörpern als auch an serien- fahrzeugen durchgeführt. generische Körper werden häufig für instationäre untersu- chungen bevorzugt, da diese untersuchungen an serienfahrzeugen mit erheblichem rechen- und experimentellem aufwand ver- bunden sind. Da sich Prinzipkörper in ihrer Form stark von serienfahrzeugen unterscheiden, können die so gewonnenen erkenntnisse nicht direkt in die serienentwicklung einfließen. Das führt dazu, dass die tatsächliche optimierung oft stationär an realen Fahrzeugen durchgeführt wird und wichtige Phänomene dabei vernachlässigt werden. um instationäre untersuchungen mit vertretbarem aufwand an seriennahen modellen durchführen zu können, wird am Lehrstuhl für aerodynamik und strömungsmechanik der tu münchen in Kooperation mit den Projektpartnern ein neues generisches Fahrzeugmodell entwickelt. Der Drivaer-Körper basiert auf zwei typischen Fahrzeugen. Die caDgeometrie wird durch eine mittelung der caD-Daten der originalfahrzeuge hergeleitet. um eine hohe universalität des Drivaer- Körpers zu erreichen, wird das modell als modulares Konzept mit drei austauschbaren heckformen und zwei verschiedenen unterbodengeometrien umgesetzt. Dadurch kann der Drivaer-Körper zur optimierung von Fließ-, stufen- und Vollheckfahrzeugen verwendet werden. Zudem werden untersuchungen zur elektromobilität und deren anforderungen an die aerodynamik durch geführt. so ermöglicht z. b. der variable unterboden eine analyse verschiedener Kühlkonzepte für elektrische antriebe. Die an der tu münchen durchgeführten windkanalexperimente und numerischen strömungssimulationen werden in einer öffentlich zugänglichen Validierungsdatenbasis zusammengefasst. energie unD umweLt neue ProJeKte ProJeKtLeitung technische universität münchen Lehrstuhl für aerodynamik und strömungsmechanik boltzmannstr. 15 85748 garching bei münchen Prof. Dr.-ing. nikolaus a. adams tel. 089 / 289-16138 Fax 089 / 289-16139 www.aer.mw.tum.de aerodynamik@tum.de ProJeKtPartner audi ag i/eK-443 www.audi.com bmw ag eg-64 www.bmwgroup.com 81
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Antriebskonzepte (DrivAer)<br />
1:2,5-modell des Drivaer-Körpers im windkanal a der technischen universität münchen<br />
Das Projekt Drivaer beschäftigt sich mit der entwicklung eines generischen Fahrzeug-<br />
modells, das untersuchungen zur um- und Durchströmungsproblematik von Fahrzeugen –<br />
insbesondere auch in der elektromobilität – ermöglicht.<br />
aerodynamische untersuchungen werden in<br />
der automobilaerodynamik sowohl an verein-<br />
fachten Prinzipkörpern als auch an serien-<br />
fahrzeugen durchgeführt. generische Körper<br />
werden häufig für instationäre untersu-<br />
chungen bevorzugt, da diese untersuchungen<br />
an serienfahrzeugen mit erheblichem<br />
rechen- und experimentellem aufwand ver-<br />
bunden sind. Da sich Prinzipkörper in ihrer<br />
Form stark von serienfahrzeugen unterscheiden,<br />
können die so gewonnenen erkenntnisse<br />
nicht direkt in die serienentwicklung einfließen.<br />
Das führt dazu, dass die tatsächliche optimierung<br />
oft stationär an realen Fahrzeugen<br />
durchgeführt wird und wichtige Phänomene<br />
dabei vernachlässigt werden.<br />
um instationäre untersuchungen mit vertretbarem<br />
aufwand an seriennahen modellen<br />
durchführen zu können, wird am Lehrstuhl<br />
für aerodynamik und strömungsmechanik<br />
der tu münchen in Kooperation mit den Projektpartnern<br />
ein neues generisches Fahrzeugmodell<br />
entwickelt. Der Drivaer-Körper basiert<br />
auf zwei typischen Fahrzeugen. Die caDgeometrie<br />
wird durch eine mittelung der<br />
caD-Daten der originalfahrzeuge hergeleitet.<br />
um eine hohe universalität des Drivaer-<br />
Körpers zu erreichen, wird das modell als<br />
modulares Konzept mit drei austauschbaren<br />
heckformen und zwei verschiedenen unterbodengeometrien<br />
umgesetzt. Dadurch kann<br />
der Drivaer-Körper zur optimierung von<br />
Fließ-, stufen- und Vollheckfahrzeugen verwendet<br />
werden. Zudem werden untersuchungen<br />
zur elektromobilität und deren<br />
anforderungen an die aerodynamik durch geführt.<br />
so ermöglicht z. b. der variable unterboden<br />
eine analyse verschiedener Kühlkonzepte<br />
für elektrische antriebe. Die an der tu<br />
münchen durchgeführten windkanalexperimente<br />
und numerischen strömungssimulationen<br />
werden in einer öffentlich zugänglichen<br />
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