Lange Nacht der Wissenschaft 13. Juni 2015 Wirtschaft trifft Wissenschaft DER EINSATZ VON SIMULATIONEN FÜR DIE ENTWICKLUNG EFFIZIENTER HAUSGERÄTE Forschungs-Kooperation zwischen der BSH Hausgeräte GmbH und der HTW Berlin Stefan Frank Sebastian Forster Gliederung Einleitung Aeroakustik Computational Fluid Dynamics Ergebnisse Kooperation Zusammenfassung Aerodynamik und -akustik Prof. Dr.-Ing. Stefan Frank Wirtschaft trifft Wissenschaft LNdW 13. Juni 2015 -3- Erfinder S.C. Davidson und Original Patent 1898 "Sirocco Ventilator" Aerodynamik und -akustik Prof. Dr.-Ing. Stefan Frank Wirtschaft trifft Wissenschaft LNdW 13. Juni 2015 -4- Einfacher Aufbau – Komplexe 3D Strömung Düse Doppelwirbel Aerodynamik und -akustik Prof. Dr.-Ing. Stefan Frank Trommelläufer Rotor Wirtschaft trifft Wissenschaft LNdW 13. Juni 2015 Spirale -5- Ventilatoren: Entwicklungsziele Luftleistung Wirkungsgrad Bauraum Kosten Aeroakustik / Geräusch Aerodynamik und -akustik Prof. Dr.-Ing. Stefan Frank Wirtschaft trifft Wissenschaft LNdW 13. Juni 2015 -6- Halbfreifeld-Akustikraum der HTW Berlin Aerodynamik und -akustik Prof. Dr.-Ing. Stefan Frank Wirtschaft trifft Wissenschaft LNdW 13. Juni 2015 7 Aeroakustik: Beispiele Aerodynamik und -akustik Prof. Dr.-Ing. Stefan Frank Wirtschaft trifft Wissenschaft LNdW 13. Juni 2015 -8- Aeroakustik: Beispiele Hubschrauber Aerodynamik und -akustik Prof. Dr.-Ing. Stefan Frank Wirtschaft trifft Wissenschaft LNdW 13. Juni 2015 -9- Aeroakustik: Beispiele Hubschrauber Aerodynamik und -akustik Prof. Dr.-Ing. Stefan Frank Staubsauger Wirtschaft trifft Wissenschaft LNdW 13. Juni 2015 - 10 - Aeroakustik: Beispiele Hubschrauber Aerodynamik und -akustik Prof. Dr.-Ing. Stefan Frank Staubsauger Wirtschaft trifft Wissenschaft LNdW 13. Juni 2015 Waschmaschine - 11 - Aeroakustik: Beispiele Hubschrauber Staubsauger Waschmaschine Laser-Pumpe Aerodynamik und -akustik Prof. Dr.-Ing. Stefan Frank Wirtschaft trifft Wissenschaft LNdW 13. Juni 2015 - 12 - Aeroakustik: Beispiele Hubschrauber Staubsauger Laser-Pumpe Aerodynamik und -akustik Prof. Dr.-Ing. Stefan Frank Waschmaschine Diagonallüfter Wirtschaft trifft Wissenschaft LNdW 13. Juni 2015 - 13 - Aeroakustik: Diagonallüfter Diagonallüfter Aerodynamik und -akustik Prof. Dr.-Ing. Stefan Frank Wirtschaft trifft Wissenschaft LNdW 13. Juni 2015 - 14 - Aeroakustik: Diagonallüfter Drehton 1. Harmonische Diagonallüfter Aerodynamik und -akustik Prof. Dr.-Ing. Stefan Frank Wirtschaft trifft Wissenschaft LNdW 13. Juni 2015 - 15 - Geometrie, CAD-Modell Randbedingungen, Vernetzung Phys. & Math. Modelle, Startbedingungen, Algorithmen Numerische Simulations-Ergebnis, Strömungsberechnung Aerodynamik und -akustik Wirtschaft trifft Wissenschaft Evaluation - 16 Prof. Dr.-Ing. Stefan Frank LNdW 13. Juni 2015 (CFD) Einfacher Aufbau – komplexe 3D Strömung Aerodynamik und -akustik Prof. Dr.-Ing. Stefan Frank Wirtschaft trifft Wissenschaft LNdW 13. Juni 2015 - 17 - Geschwindigkeit und Wirbelstärke am Ventilator-Rotor für verschiedene instationäre Turbulenzmethoden Jet/Wake Interaction DES URANS Velocity Profile DES LES URANS: Unsteady Reynolds Averaged Navier Stokes Equation DES: Detached Eddy Simulation LES: Large Eddy Simulation Quelle: Dissertation Dr. M. Darvish Aerodynamik und -akustik Prof. Dr.-Ing. Stefan Frank Wirtschaft trifft Wissenschaft LNdW 13. Juni 2015 - 18 - Numerische Aeroakustik CAA: Schalldruckverteilung Jet/Wake Interaction Velocity Profile Quelle: Dissertation Dr. M. Darvish Aerodynamik und -akustik Prof. Dr.-Ing. Stefan Frank Wirtschaft trifft Wissenschaft LNdW 13. Juni 2015 - 19 - Numerische Aeroakustik CAA: Schallspektrum Jet/Wake Interaction Velocity Profile Scharfe Zunge Aerodynamik und -akustik Prof. Dr.-Ing. Stefan Frank Wirtschaft trifft Wissenschaft LNdW 13. Juni 2015 - 20 - Numerische Aeroakustik CAA: Druckschwankungen Jet/Wake Interaction Velocity Profile Scharfe Zunge Aerodynamik und -akustik Prof. Dr.-Ing. Stefan Frank Wirtschaft trifft Wissenschaft LNdW 13. Juni 2015 Optimierte Zunge - 21 - Laufendes Forschungsvorhaben: Methodenentwicklung Lüftersimulation Q Criterion: Scale Adaptive Simulation SAS bei unterschiedlicher Netzauflösung (li: grob; re: fein) Quelle: Projektbericht B. Tietjen Aerodynamik und -akustik Prof. Dr.-Ing. Stefan Frank Wirtschaft trifft Wissenschaft LNdW 13. Juni 2015 - 22 - Zusammenfassung • Forschungs-Rahmenvertrag zwischen BSH und TU Berlin & Beuth HS & HTW Berlin • Auslegung und Optimierung Aerodynamik • High Performance Computing • Scale Adaptive , Detached Eddy & Large Eddy Simulation (SAS / DES / LES) • Vorhersage akustischen Verhaltens (CAA Computational Aero Acoustics) • Akustische Geräte-Optimierung Aerodynamik und -akustik Prof. Dr.-Ing. Stefan Frank Wirtschaft trifft Wissenschaft LNdW 13. Juni 2015 - 23 - Kooperative Promotionen und Abschlussarbeiten Adam STUCHLIK: Dissertation Berechnung und Optimierung von Trommelläufer-Ventilatoren. Betreuung: Prof. Dr. P.-U. Thamsen, TU Berlin & Prof. Dr. S. Frank, HTW Berlin, FB 2 Manoochehr DARVISH: Dissertation Numerical and Experimental Investigations of the Noise and Performance Characteristics of a Radial Fan with Forward-Curved Blades. Betreuung: Prof. Dr. C. O. Paschereit, TU Berlin Prof. Dr. S. Frank, HTW Berlin Bastian TIETJEN: Masterarbeit A Numerical Study of Various Volute CutOffs and the Influence on the Aeroacoustics and Aerodynamics of a Forward Curved Fan. Betreuung: Prof. Dr. S. Frank, HTW Berlin Dipl.-Ing. S. Forster, BSH Berlin Aerodynamik und -akustik Prof. Dr.-Ing. Stefan Frank Wirtschaft trifft Wissenschaft LNdW 13. Juni 2015 - 24 - NEGOT Anwendertreffen November 2014 Aerodynamik und -akustik Prof. Dr.-Ing. Stefan Frank Wirtschaft trifft Wissenschaft LNdW 13. Juni 2015 - 25 - Danke für die Aufmerksamkeit! Aerodynamik und -akustik Prof. Dr.-Ing. Stefan Frank Wirtschaft trifft Wissenschaft LNdW 13. Juni 2015 - 26 -
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