Zum Inhalt

SPP 2231 FluSimPro - Gekoppelte mechanische und fluid-dynamische Simulationsmethoden zur Realisierung effizienter Produktionsprozesse

Die im Rah­men des beantragten Schwerpunktprogramms - SPP 2231 FluSimPro - zu untersuchenden wis­sen­schaft­lichen Fragestellungen fokus­sieren auf das detaillierte Ver­ständ­nis des Verhaltens und der daraus folgenden Wirkungen von Kühlschmierstoff (KSS) in ei­nem laufenden Produktionsprozess, bei denen die eingesetzten Fluide explizit Kühlen, Schmieren und gekoppelte Transportfunktionen übernehmen. Nur mit diesem Ver­ständ­nis lässt sich der überaus energie- und ressourcenintensive Ein­satz von KSS zielgerichtet steuern und effizient ge­stal­ten. Darüber hinaus ist die sichere und wirtschaftliche Bearbeitung anspruchsvoller Ma­te­ri­alien nur mit ei­nem optimierten KSS-Ein­satz zu realisieren, was wiederum grund­le­gen­de Erkennt­nisse bzgl. der Wechsel­wir­kungen im Prozess erfordert.

Da dieses Ver­ständ­nis auf den relevanten Längen- und Zeitskalen allein mit­hil­fe experimenteller und messtechnischer Methoden nur unzureichend erlangt wer­den kann, sollen neue Methoden der Strömungssimulation in enger Ko­ope­ra­ti­on zwischen der Produktionstechnik und der Strömungsmechanik, der Numerik, der Mechanik sowie verwandter Disziplinen ent­wickelt oder be­ste­hen­de Methoden so qua­li­fi­ziert wer­den, dass sie prognosefähige und effiziente Werkzeuge liefern, die dazu dienen, das KSS-Verhalten und seine Wirkung berechnen zu kön­nen. Im Verbund mit Simulationswerkzeugen, die bereits heute eine Abbildung der thermomechanischen Vorgänge in Produktionsprozessen zu ei­nem gewissen Grad er­lau­ben, lässt sich so die zurzeit noch fehlende wesentliche Lücke zur vollständigen Prozessmodellierung schließen. Diese Kopplung stellt allerdings eine große Her­aus­for­de­rung für die Strömungssimulation dar. Hier sind Ansätze zu ent­wi­ckeln, bzw. zu erweitern, die Fluid-Struk­tur-Wechsel­wir­kungen, Multiphysics und Mehrphasenströmun­gen berücksichtigen.

Die zugehörigen Strömungsprozesse sind aus Sicht der zugrundeliegenden Simulationsmethoden und deren Implementierung als überaus schwierig einzustufen, da eine Vielzahl der numerischen und algorithmischen Techniken nicht ohne Weiteres in be­ste­hen­de in-house oder kommerzielle Softwarepakete integriert wer­den kann. Insbesondere die Rechengebiete für die Strömungssimulationen, die eine Kombination aus engen Spalten und dem Komplement des Produktionswerkzeugs darstellen, das zudem mit sehr hoher Geschwindigkeit rotiert bzw. seine Position verändert, erfordern neue Methoden der Gebietsbeschreibung und Gittergenerierung, vor allem wenn zusätzlich der Transport von Feststoffpartikeln beliebiger Geometrie (z. B. Späne) in der Fluidströmung berücksichtigt wird. Darüber hinaus müssen sowohl nicht-isotherme Effekte durch die Einfuhr von (nicht-newtonschen) Kühlschmier­stoffen als auch Aspekte der Teilfüllung im Zuge einer Mehrphasenfluidik mit Emulsionen, festen Partikeln und Gaseinschlüssen beachtet wer­den. Auch reaktive Komponenten und anisotrope, turbulente Mischzonen sind von Be­deu­tung.

Dies ist u. a. durch aktuelle Ent­wick­lungen in der phy­si­ka­lischen Modellbildung, der numerischen Strömungslöser auf der Basis von Finite Volumen, Finite Elemente und Lattice-Boltzmann-Methoden (LBM) sowie durch neuere, gitterfreie Simulationsansätze wie z. B. der Smoothed Particle Hydrodynamics (SPH)-Methode begründet. Neben den etablierten Ver­fah­ren hat sich diese Methode erst in den letzten Jahren zu einer vollwertigen Rechenmethode zur Lö­sung großer praktisch relevanter Fragestellungen der Strömungsmechanik ent­wickelt. Während bereits einige dafür relevante Themen bearbeitet und gelöst wurden, gibt es noch viele theoretische und praktische Herausfor­derungen, für die in den nächsten Jahren noch erheblicher Forschungsbedarf besteht. Die physikalisch korrekte Simulation von Systemen mit freien Oberflächen, wechselnden Topologien und mehrphasigen Stoffen ist ein lohnendes und für das beantragte SPP sehr relevantes Forschungsziel.

Bitte Bildnachweis einfügen
Ziele und Zeitplanung des DFG Schwerpunktprogramms 2231 FluSimPro

Kalender

Zur Veranstaltungsübersicht

Anfahrt & Lageplan

Von der A1

Vom Autobahnkreuz Dort­mund/Unna auf die A44 Richtung Dort­mund, diese geht in die B1 über. Ausfahrt Dort­mund-Dorstfeld, Richtung Uni­ver­si­tät (weiter siehe Karte).

Von der A 45

Ausfahrt Dort­mund-Eichlinghofen, Richtung Uni­ver­si­tät (weiter siehe Karte).

Alternativ kön­nen Sie sich die Anfahrt auch berechnen lassen: Google Maps.

Anreise mit der Bundesbahn bis Dort­mund oder Bochum Hbf.

Ab Dort­mund Hbf mit der S1 Richtung Düsseldorf bis zur Haltestelle Dort­mund Uni­ver­si­tät (7 Minuten Fahrzeit).

Ab Bochum Hbf mit der S1 Richtung Dort­mund bis zur Haltestelle Dort­mund Uni­ver­si­tät (14 Minuten Fahrzeit).

Die S-Bahn fährt in beide Richtungen regelmäßig alle 20 Minuten. Von der S-Bahn Haltestelle aus mit der H-Bahn (Haltestelle S-Uni­ver­si­tät) bis zur Haltestelle Campus Süd (1 Station, fährt im 10 Minuten-Takt).

Zu den Wahrzeichen der TU Dort­mund gehört die H-Bahn. Linie 1 verkehrt im 10-Minuten-Takt zwischen Dort­mund Eichlinghofen und dem Technologiezentrum über Campus Süd und Dort­mund Uni­ver­si­tät S, Linie 2 pendelt im 5-Minuten-Takt zwischen Campus Nord und Campus Süd. Diese Strecke legt sie in zwei Minuten zurück.

Vom Flughafen Dort­mund

Mit dem Taxi zur TU Dort­mund, Campus Süd (min. 20 Min und 30,- EUR) (siehe Karte)

Vom Flughafen Düsseldorf

Mit der S-Bahn Linie S1 Richtung Dort­mund bis Haltestelle Dort­mund-Uni­ver­si­tät (ca. 90 Min). Von hier mit der H-Bahn Richtung Campus Süd oder Eichlinghofen (fährt alle 10 Min) bis Campus Süd (ca. 3 Min)

Die Ein­rich­tun­gen der Technischen Uni­ver­si­tät Dort­mund verteilen sich auf den größeren Campus Nord und den kleineren Campus Süd. Zudem befinden sich einige Bereiche der Hoch­schu­le im angrenzenden Technologiepark. Genauere In­for­ma­ti­onen kön­nen Sie den Lageplänen entnehmen.

Interaktive Karte

Die Ein­rich­tun­gen der Technischen Uni­ver­si­tät Dort­mund verteilen sich auf den größeren Campus Nord und den kleineren Campus Süd. Zudem befinden sich einige Bereiche der Hoch­schu­le im angrenzenden Technologiepark.

Campus Lageplan Zum Lageplan