Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Weitwurfdüsen liefern optimales Strömungsprofil

26.06.2015

Am Institut für Thermodynamik für Luft- und Raumfahrt der Universität Stuttgart wurde eine neuartige divergente Düse entwickelt, die auch in großer Entfernung noch ein homogenes Strömungsprofil aufweist und für größere Auftreffflächen geeignet ist. Durch numerische Berechnungen lässt sich das Strömungsprofil durch den Einbau eines Zentralkörpers in die Düse optimieren. Eine Erhöhung der Pumpleistung ist nicht erforderlich.
Die Technologie-Lizenz-Büro (TLB) GmbH betreut die Patentierung der Erfindung und sucht nun im Auftrag der Universität einen Kooperationspartner oder Lizenznehmer für diese Innovation.

Weitwurfdüsen werden in der Industrie vielfältig eingesetzt, unter anderem im Bereich der Gebäudeklimatisierung. Auch bei der Trocknung von weit entfernten Bauteilen, wie beispielsweise in der Karosserielackierung oder in der Glasherstellung werden konvergente Weitwurfdüsen verwendet.


Prinzipskizze und Wirkungsweise der neuartigen Weitwurfdüse im Vergleich zum Stand der Technik (links).

Institut für Thermodynamik für Luft- und Raumfahrt, Universität Stuttgart


Strömungsfeld der neuartigen Weitwurfdüse mit deutlich homogenerem Strömungsprofil.

Institut für Thermodynamik für Luft- und Raumfahrt, Universität Stuttgart

Die technische Herausforderung besteht darin, ein entferntes Gut möglichst effektiv, zielgerichtet und vor allem gleichmäßig zu trocknen. Dafür ist ein möglichst homogenes Strömungsprofil im Fernfeld, also eine große Eindringtiefe, erforderlich.

Konvergente Düsen erzielen größere Eindringtiefen durch eine hohe Beschleunigung des Fluids. Mit einer divergenten Düse könnten zwar größere Flächen besprüht oder getrocknet werden, die Eindringtiefe bleibt jedoch geringer. Denn durch die divergente Austrittsöffnung kommt es häufig schon im Diffusor zu einer Strömungsablösung und infolge dessen zu einer inhomogenen Strömungs- und Temperaturverteilung.

Am Institut für Thermodynamik für Luft- und Raumfahrt der Universität Stuttgart wurde eine neuartige divergente Düse entwickelt, die auch in großer Entfernung noch ein homogenes Strömungsprofil aufweist und für größere Auftreffflächen geeignet ist.

Die beiden Wissenschaftler Prof. Dr.-Ing. Bernhard Weigand und Dr.-Ing. Sebastian Spring zeigten durch numerische Berechnungen, dass sich das Strömungsprofil durch den Einbau eines Zentralkörpers in die Düse optimieren lässt. Eine Erhöhung der Pumpleistung ist nicht erforderlich. Dieser Zentralkörper kann so geformt werden, dass z.B. die Geschwindigkeits- und/oder die Temperaturverteilung im Fernfeld gleichförmig wird.

Dies ergibt sich aus einer numerischen Optimierung für den betrachteten Fall. Auf diese Weise wird das Strömungsverhalten über weite Strecken deutlich verbessert. Durch den divergenten Strömungskanal kann auch der Druckverlust verringert werden. Aufgrund dieser Eigenschaften eignet sich die Apparatur besonders gut für den Einsatz als Weitwurfdüse für große Eindringtiefen in Trocknungs- oder Belüftungsanlagen.

Die Grundlage des innovativen Konzeptes von Prof. Dr.-Ing. Weigand und Dr.-Ing. Spring ist eine numerische Optimierung mit Hilfe eines genetischen Algorithmus. Dieser bietet nicht nur die Möglichkeit, die Eindringtiefe zu optimieren, sondern auch die Möglichkeit, mehrere Zielparameter gleichzeitig vorzugeben.

Da beiden Wissenschaftler haben eine Prozesskette für einen numerischen Prozess entwickelt, der es erlaubt, das Strömungs- und Temperaturprofil optimal an die jeweiligen Erfordernisse anzupassen. Damit ist es möglich, für verschiedene Anwendungen eine optimale Geometrie der Apparatur und des Zentralkörpers im Hinblick auf ein optimales Strömungsprofil durch numerische Optimierung zu ermitteln.

In aussagekräftigen Modellsimulationen, die am Institut für Thermodynamik für Luft- und Raumfahrt gemacht wurden, konnten die Wissenschaftler zeigen, dass die numerische Prozesskette wesentlich effizienter ist als die gängige Praxis der Düseneinstellung.
Die neuartige Apparatur mit homogenem Strömungsprofil eignet sich vor allem für die Bereiche Automotiv, Verfahrenstechnik, Heizung, Lüftung, Klimatechnik, Trocknen, Sintern und Kühlen.

Die Technologie-Lizenz-Büro (TLB) GmbH betreut die Patentierung der Erfindung und sucht nun im Auftrag der Universität Stuttgart einen Kooperationspartner oder Lizenznehmer für diese Innovation.

Weitere Informationen erteilt TLB-Innovationsmanager Dr. Frank Schlotter (fschlotter@tlb.de).

Weitere Informationen:

http://www.tlb.de
http://www.uni-stuttgart.de/itlr/

Annette Siller | idw - Informationsdienst Wissenschaft

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Maschinenbau:

nachricht Modulares Fertigungssystem für Kettenräder
15.03.2017 | EMAG GmbH & Co. KG

nachricht Nimm zwei: Metallische Oberflächen effizient mit dem Laser strukturieren
15.03.2017 | Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Maschinenbau >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Wegweisende Erkenntnisse für die Biomedizin: NAD⁺ hilft bei Reparatur geschädigter Erbinformationen

Eine internationale Forschergruppe mit dem Bayreuther Biochemiker Prof. Dr. Clemens Steegborn präsentiert in 'Science' neue, für die Biomedizin wegweisende Forschungsergebnisse zur Rolle des Moleküls NAD⁺ bei der Korrektur von Schäden am Erbgut.

Die Zellen von Menschen und Tieren können Schäden an der DNA, dem Träger der Erbinformation, bis zu einem gewissen Umfang selbst reparieren. Diese Fähigkeit...

Im Focus: Designer-Proteine falten DNA

Florian Praetorius und Prof. Hendrik Dietz von der Technischen Universität München (TUM) haben eine neue Methode entwickelt, mit deren Hilfe sie definierte Hybrid-Strukturen aus DNA und Proteinen aufbauen können. Die Methode eröffnet Möglichkeiten für die zellbiologische Grundlagenforschung und für die Anwendung in Medizin und Biotechnologie.

Desoxyribonukleinsäure – besser bekannt unter der englischen Abkürzung DNA – ist die Trägerin unserer Erbinformation. Für Prof. Hendrik Dietz und Florian...

Im Focus: Fliegende Intensivstationen: Ultraschallgeräte in Rettungshubschraubern können Leben retten

Etwa 21 Millionen Menschen treffen jährlich in deutschen Notaufnahmen ein. Im Kampf zwischen Leben und Tod zählt für diese Patienten jede Minute. Wenn sie schon kurz nach dem Unfall zielgerichtet behandelt werden können, verbessern sich ihre Überlebenschancen erheblich. Damit Notfallmediziner in solchen Fällen schnell die richtige Diagnose stellen können, kommen in den Rettungshubschraubern der DRF Luftrettung und zunehmend auch in Notarzteinsatzfahrzeugen mobile Ultraschallgeräte zum Einsatz. Experten der Deutschen Gesellschaft für Ultraschall in der Medizin e.V. (DEGUM) schulen die Notärzte und Rettungsassistenten.

Mit mobilen Ultraschallgeräten können Notärzte beispielsweise innere Blutungen direkt am Unfallort identifizieren und sie bei Bedarf auch für Untersuchungen im...

Im Focus: Gigantische Magnetfelder im Universum

Astronomen aus Bonn und Tautenburg in Thüringen beobachteten mit dem 100-m-Radioteleskop Effelsberg Galaxienhaufen, das sind Ansammlungen von Sternsystemen, heißem Gas und geladenen Teilchen. An den Rändern dieser Galaxienhaufen fanden sie außergewöhnlich geordnete Magnetfelder, die sich über viele Millionen Lichtjahre erstrecken. Sie stellen die größten bekannten Magnetfelder im Universum dar.

Die Ergebnisse werden am 22. März in der Fachzeitschrift „Astronomy & Astrophysics“ veröffentlicht.

Galaxienhaufen sind die größten gravitativ gebundenen Strukturen im Universum, mit einer Ausdehnung von etwa zehn Millionen Lichtjahren. Im Vergleich dazu ist...

Im Focus: Giant Magnetic Fields in the Universe

Astronomers from Bonn and Tautenburg in Thuringia (Germany) used the 100-m radio telescope at Effelsberg to observe several galaxy clusters. At the edges of these large accumulations of dark matter, stellar systems (galaxies), hot gas, and charged particles, they found magnetic fields that are exceptionally ordered over distances of many million light years. This makes them the most extended magnetic fields in the universe known so far.

The results will be published on March 22 in the journal „Astronomy & Astrophysics“.

Galaxy clusters are the largest gravitationally bound structures in the universe. With a typical extent of about 10 million light years, i.e. 100 times the...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Rund 500 Fachleute aus Wissenschaft und Wirtschaft diskutierten über technologische Zukunftsthemen

24.03.2017 | Veranstaltungen

Lebenswichtige Lebensmittelchemie

23.03.2017 | Veranstaltungen

Die „Panama Papers“ aus Programmierersicht

22.03.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Rund 500 Fachleute aus Wissenschaft und Wirtschaft diskutierten über technologische Zukunftsthemen

24.03.2017 | Veranstaltungsnachrichten

Förderung des Instituts für Lasertechnik und Messtechnik in Ulm mit rund 1,63 Millionen Euro

24.03.2017 | Förderungen Preise

TU-Bauingenieure koordinieren EU-Projekt zu Recycling-Beton von über sieben Millionen Euro

24.03.2017 | Förderungen Preise