20140527 Brosch re Ma Str mungsmaschinen v2-final.docx) · 2014-06-23 · • N. Cumpsty: Jet Propulsion: A Simple Guide to the Aerodynamic and Thermodynamic Design and Performance

Master-Studiengang Maschinenbau

Studienschwerpunkt

Strömungsmaschinen

2

1 Einführung

Die Fakultät für Maschinenbau der Ruhr-Universität Bochum bietet seit dem Wintersemester 2007/2008 den Bachelor- und den Master-Studiengang Maschinenbau mit verschiedenen Studienschwerpunkten an.

Die Studiengänge sind eng miteinander verzahnt. Der Masterabschluss ist mit dem ehemaligen Diplom vergleichbar. Der Bachelor-Abschluss wird als Drehscheibe für eine industrielle Tätigkeit oder als Weiterqualifizierung zum Master-Studiengang betrachtet.

Sowohl im Bachelor- als auch im Masterstudiengang sind Vertiefungen in folgenden Studienschwerpunkten möglich:

• Angewandte Mechanik • Energie- und Verfahrenstechnik • Ingenieur-Informatik • Konstruktions- und Automatisierungstechnik • Kraftfahrzeug-Antriebstechnik • Micro-Engineering • Werkstoff-Engineering • Strömungsmaschinen (nur als Masterstudiengang)

Sinnvollerweise ist sowohl im Bachelor- als auch im Masterstudiengang der gleiche Studienschwerpunkt zu wählen. Ein Wechsel der Studienschwerpunkte ist grundsätzlich möglich, erhöht aber die Zahl der notwendigen Vorlesungen. Eine Ausnahme bildet der Studienschwerpunkt „Strömungsmaschinen“, der ausschließlich als Masterstudiengang angeboten wird. Für Bachelor-Absolventen der Energie- und Verfahrenstechnik ist der Studienschwerpunkt Strömungsmaschinen eine gleichwertige Alternative zur Energie- und Verfahrenstechnik (EVT) mit stärkerer Gewichtung der Disziplinen Turbomaschinen und Strömungsmechanik. In Vorbereitung auf eine industrielle Tätigkeit hat der neue Studienschwerpunkt Strömungsmaschinen im Vergleich zu EVT stärker die Hersteller als die Betreiber von Strömungsmaschinen im Fokus. Dazu gehören z.B. neben Unternehmen der Energietechnik auch Pumpenhersteller, Hersteller von Flugtriebwerken, Unternehmen der Fluidtechnik sowie der Automotive Branche.

Nähere Informationen zum Bachelorstudiengang Maschinenbau erhalten Sie durch die Studienfachberatung:

http://www.mb.ruhr-uni-bochum.de/studium-mb/sites/infos/studienfachberatung.html

2 Studienplan des Studienschwerpunkts Strömungsmaschinen (Master)

Der Master-Studiengang Maschinenbau vertieft die im Bachelor-Studium erworbenen Fachkenntnisse. Der Studiengang zielt neben der Verbreiterung des Wissens auf eine Vertiefung und Spezialisierung ab. Das Profil des Masterstudiengangs Maschinenbau ist forschungsorientiert, und die Lehrinhalte sollen die Studierenden zu eigenständiger Forschungsarbeit befähigen. Die Masterarbeit wird in engem Zusammenhang zu Forschungsprojekten der Fakultät durchgeführt.

Die Studenten haben die Möglichkeit, ihr Wissen in bestimmten Bereichen des Master-Studiengangs Maschinenbaus durch die Wahl eines Studienschwerpunktes zu vertiefen. Seit dem Sommersemester 2014 wird der Master-Studienschwerpunkt Strömungsmaschinen angeboten.

Die grundlegende Struktur des Studiengangs Maschinenbau ist in Bild 1 dargestellt. Neben den beiden schwerpunktspezifischen Pflichtmodulen sowie einem zugeordnetem Fachlabor, besteht die Möglichkeit, aus einer Auswahlliste vertiefende Profilmodule zu wählen. Diese Profilmodule erlauben eine weitere Profilschärfung während des Studiums. Ergänzt wird dies durch den technischen und nichttechnischen Wahlbereich entsprechend nachfolgendem Studienplan.

Weitere Detailinformationen sind im Zusammenhang mit dem Studienverlaufsplan sowie in der Prüfungsordnung und der Praktikumsrichtlinie zu finden.

3

Bild 1: Struktur des Master-Studiengangs Maschinenbau

Optimale Voraussetzungen für eine Belegung des Master-Studienschwerpunkts „Strömungsmaschinen“ haben Sie, wenn Sie im Bachelor-Studiengang Maschinenbau den Studienschwerpunkt „Energie- und Verfahrenstechnik“ gewählt haben. Es wird empfohlen, dabei an den Vorlesungen „Grundlagen der hydraulischen Strömungsmaschinen und Anlagen“ (Profilmodul in EVT) sowie „Flugtriebwerke“ als technisches Wahlfach im Bachelor-Studiengang teilzunehmen.

Nachfolgend ist in Tabelle 1 der Studienverlaufsplan für den Master-Studienschwerpunkt Strömungsmaschinen dargestellt, aus denen Sie sich die entsprechenden Vorlesungen auswählen können. Dort sind auch die einzelnen Module dargestellt. Ein Modul setzt sich in der Regel aus Vorlesungen und Übungen zusammen. Dem Studienplan können Sie die Anzahl der Vorlesungsstunden pro Woche (SWS) sowie die zugehörigen Leistungspunkte (LP) entnehmen.

Der Studienverlaufsplan gibt die Struktur wieder, die für alle Studienschwerpunkte des Studiengangs Maschinenbau gleich ist. Die erweiterten ingenieurwissenschaftlichen Grundlagen setzen sich aus zwei Pflichtmodulen zusammen, die in der nachfolgenden Tabelle zu finden sind und aus einem Fachlabor, in dessen Rahmen Versuche in den Laboren der Energie- und Verfahrenstechnik durchgeführt werden.

In der ingenieurwissenschaftlichen Vertiefung gibt es verschiedene Profilmodule, die aus den Listen der folgenden Tabelle 1 zu wählen sind.

Im technischen Wahlbereich können Fächer aus dem gesamten Master-Lehrangebot technischer Art der Fakultät für Maschinenbau der RUB oder der Fakultät für Maschinenbau an der TU Dortmund gewählt werden.

Im nichttechnischen Wahlbereich kommen Fächer aus dem gesamten Fächerangebot nichttechnischer Art der Fakultät für Maschinenbau der RUB oder aus dem Lehrangebot anderer Fakultäten der RUB in Frage. Die Vorlesungsinhalte sollen nichttechnischer Art sein, aber für die Ingenieurausbildung grundsätzlich sinnvoll sein.

Die Master-Arbeit soll bevorzugt an einem der Lehrstühle absolviert werden, der an dem Studienschwerpunkt beteiligt ist.

Genauere Informationen zu den einzelnen Vorlesungen können Sie dem Modulhandbuch bzw. den Modulbeschreibungen ab Seite 5 dieser Broschüre entnehmen.

http://www.mb.rub.de/studium-mb/sites/lehre/modulbeschreibungen.html

4

Tabelle1: Studienverlaufsplan des Studienschwerpunkts Strömungsmaschinen

5

Strömungsmechanik II

Kennung:

work load 180 h

Kreditpunkte 6 CP

Studiensemester 1. Semester

Dauer 1 Semester

1 Lehrveranstaltungen:

Strömungsmechanik II

Vorlesung

Übung

Kontaktzeit

3 SWS/45 h

1 SWS/15 h

Selbststudium

120 h

Kreditpunkte

6 CP

2 Lehrformen: Vorlesung

3 Gruppengröße: Je nach Nachfrage (üblicherweise ca. 30 Studierende)

4 Lernergebnisse (learning outcomes) / Kompetenzen: Verständnis der differentiellen Beschreibung der von Strömungsvorgängen. Weiterführende Kenntnisse der Strömungsmechanik und besonderer Strömungsformen.

5 Inhalte: - Einführung - Grundgleichungen strömender Fluide - Ähnliche Strömungen - Schleichende Strömungen - Wirbelsätze - Potentialströmungen inkompressibler Fluide - Laminare Grenzschichten - Turbulente Grenzschichten - Grenzschichtablösung

6 Verwendbarkeit des Moduls: Pflichtmodul im Master-Studiengang Maschinenbau, Schwerpunkt Strömungsmaschinen

7 Teilnahmevoraussetzungen: Bachelorabschluss EVT o.ä.

8 Prüfungsformen: Klausur

9 Voraussetzungen für die Vergabe von Kreditpunkten: Bestehen der Prüfung

10 Stellenwert der Note in der Endnote: Gewichtet nach CP

11 Häufigkeit des Angebots: 1x jährlich

12 Modulbeauftragter und hauptamtlich Lehrende: Prof. Skoda

13 Sonstige Informationen: Vorlesungsbegleitende Literatur wird bekannt gegeben

6

Turbomaschinen

Kennnummer:

work load 180 h

Kreditpunkte 6 CP


Dauer 1 Semester


a) Turbomaschinen

Vorlesung Übung

Kontaktzeit

3 SWS/45h 1 SWS/15 h

Selbststudium

120 h

Kreditpunkte

6 CP

2 Lehrformen: Vorlesung und Übung

3 Gruppengröße: Vorlesung: Je nach Nachfrage (üblicherweise ca. 30 Studierende); Übung: Es wird eine Gruppengröße von ca. 15 Studierenden angestrebt

4 Qualifikationsziele: Die Studierenden sollen in der Lage sein, die Funktionsweise von Turbomaschinen und ihrer Komponenten zu verstehen und die strömungsführenden Komponenten inklusive der Beschaufelung von Turbomaschinen strömungstechnisch auszulegen.

5 Inhalte: In der Vorlesung Turbomaschinen geht es allgemein um den Zusammenhang zwischen Funktionsweise und Geometrie der strömungsführenden Bauteile von Turbomaschinen. Zunächst wird eine Übersicht über die verschiedenen Bauformen und Anwendungsgebiete dynamisch arbeitender Fluidenergiemaschinen gegeben, die sich auf Turboverdichter und ihre Anwendung in Gasturbinen und Flugtriebwerken konzentriert. Nachfolgend werden die strömungstechnischen und thermodynamischen Grundlagen zusammenfassend dargestellt. Schwerpunkt der Vorlesung bildet die strömungstechnische Auslegung von Turboverdichtern. Grundlage dazu bildet die Bestimmung der Antriebsleistung sowie die Stufen- und Drehzahlfestlegung. Für die Bauformen Radialverdichter und Axialverdichter werden Algorithmen erarbeitet, mit denen eine grundlegende strömungstechnische Auslegung dieser Maschinen realisiert werden kann. Die realen Bedingungen in Turboverdichtern werden durch die reibungsbehaftete Strömung, Sekundärströmungen und instationäre Strömungseffekte bestimmt. Abschließend werden Einsatzbereiche, Betriebsgrenzen, Regelungsmöglichkeiten sowie aktuelle Entwicklungstendenzen aufgezeigt.

6 Verwendbarkeit des Moduls: Pflichtmodul im Master-Studiengang Maschinenbau, Schwerpunkt Strömungsmaschinen; Vertiefungsmodul im Master-Studiengang Maschinenbau, Schwerpunkt Energie- und Verfahrenstechnik; Studiengang Sales Engineering and Product Management

7 Teilnahmevoraussetzungen: Vorlesungen Thermodynamik, Strömungslehre, Grundlagen der Fluidenergiemaschinen


9 Voraussetzungen für die Vergabe von Kreditpunkten: bestandene Klausur



12 Modulbeauftragter und hauptamtlich Lehrende: Prof. Dr. Ronald Mailach

13 Sonstige Informationen:

7

Fachlabor Strömungsmaschinen

Kennung:

work load 90 h

Kreditpunkte 3 CP

Studiensemester 1. o. 2. Semester

Dauer 1-2 Semester


Fachlabor Strömungsmaschinen

Kontaktzeit

2 SWS/30 h

Selbststudium

60 h

Kreditpunkte

3 CP

2 Lehrformen: Labor

3 Gruppengröße: Es wird eine Gruppengröße von 5 Studierenden angestrebt.

4 Lernergebnisse (learning outcomes) / Kompetenzen: Fachlabore im Masterstudium dienen dem Erwerb der experimentellen Fähigkeiten, die für den Einstieg in eine experimentelle (fach-) wissenschaftliche Arbeit notwendig sind. Darüber hinaus werden das Präsentieren eigener experimenteller Ergebnisse und das Protokollieren und Aufbereiten von Messergebnissen erlernt. Da die notwendigen experimentellen Fähigkeiten in hohem Maße vom gewählten Schwerpunkt abhängen, werden fachspezifische Labore angeboten. Im Fachlabor Strömungsmaschinen werden experimentelle Untersuchungen an Maschinen und Anlagen mit Hilfe ausgewählter experimenteller Methoden und Messtechniken durchgeführt. Es wird von grundlegenden strömungsmechanischen Versuchen über die Vermessungen des Betriebsverhaltens ausgewählter thermischer und hydraulischer Strömungsmaschinen bis hin zur Wechselwirkung mit der Anlage ein breites Spektrum an Versuchen angeboten. Die Studierenden werden geeignete Messtechniken und deren Einsatzbereiche kennenlernen. Die Untersuchung der Messunsicherheit und der Vergleich mit theoretischen Ansätzen zeigen das Problem der Messgenauigkeit auf. Eine Besonderheit ist das Angebot einer sowohl messtechnischen als auch numerischen Untersuchung des Betriebsverhaltens von ausgewählten Strömungsmaschinen, also ein realer und ein „numerischer“ Prüfstand, so dass die Studierenden neben der Einschätzung von Messunsicherheiten auch die Fehlerquellen der zur Messung komplementären numerischen Simulation an einem realen Beispiel kennenlernen können.

5 Inhalte: Das Fachlabor ist eine Gemeinschaftsveranstaltung der Lehrstühle für Thermische Turbomaschinen (TTM), Energiesysteme und Energiewirtschaft (LEE), Energieanlagen und Energieprozesstechnik (LEAT), Verbrennungsmotoren (LVM), Hydraulische Strömungsmaschinen (HSM). Es werden im Verlauf eines Semesters verschiedene Versuche angeboten, wie z.B. u.a. Betriebsverhalten einer Pelton-Turbine Kavitation in Kreiselpumpen Numerischer Kreiselpumpenprüfstand Strömungsmessung mit Laser-Doppler-Anemometrie Kennfeldermittlung einer Radialverdichterstufe Druckmessung an einem Tragflügelprofil im Windkanal

6 Verwendbarkeit des Moduls: Pflichtmodul im Master-Studiengang Maschinenbau, Schwerpunkt Strömungsmaschinen

7 Teilnahmevoraussetzungen: keine

8 Prüfungsformen: mündliche Prüfung; Protokoll/Präsentation.

9 Voraussetzungen für die Vergabe von Kreditpunkten: Bestandene Prüfung / Abgabe der Protokolle / Präsentation von Versuchsergebnissen


11 Häufigkeit des Angebots: jeder Versuch einmal pro Jahr

12 Modulbeauftragter und hauptamtlich Lehrende: Prof. Ronald Mailach / Prof. Romuald Skoda


8

Auslegung von Triebwerks- und Gasturbinenverdichtern Kennnummer:

work load

Kreditpunkte


Dauer 1 Semester


Auslegung von Triebwerks- und Gasturbinenverdichtern (2SWS)

Kontaktzeit

2 SWS/ 30h

Selbststudium

60 h

Kreditpunkte

3,0 CP

2 Lehrformen: Vorlesung (2 SWS)

3 Gruppengröße:

4 Qualifikationsziele: Die Studierenden sollen in der Lage sein ● die Anforderungen an moderne Triebwerks- und Gasturbinenverdichter zu verstehen ● verschiedene Designphilosophien von Triebwerks- und Gasturbinenverdichtern zu bewerten ● Triebwerks- und Gasturbinenverdichter anhand von überschlägigen Verfahren zu konzipieren

5 Inhalte: Grundlagen kompressibler und transsonischer Strömungen, Transsonische Fan- und Verdichterstufen, Modellierung des Betriebsverhaltens von Verdichterstufen, Betriebsverhalten vielstufiger Axialverdichter, Auslegung vielstufiger Axialverdichter, Einfluss unterschiedlicher Designphilosophien auf das Betriebsverhalten

6 Verwendbarkeit des Moduls: Master-Studiengang Maschinenbau, Vertiefungsmodul im Studienschwerpunkt Strömungsmaschinen und technisches Wahlfach im Studienschwerpunkt Energie- und Verfahrenstechnik (EVT)

7 Teilnahmevoraussetzungen: Vorlesungen Thermodynamik, Strömungslehre und Grundlagen der Fluidenergiemaschinen, Flugtriebwerke

8 Prüfungsformen: mündliche Prüfung 9 Voraussetzungen für die Vergabe von Kreditpunkten: bestandene Prüfung 10 Stellenwert der Note in der Endnote: Summe der (Einzelnoten CP) / (Zahl der Einzelnoten)

11 Häufigkeit des Angebots: jedes Sommersemester 12 Modulbeauftragter und hauptamtlich Lehrende:

Prof. Dr.-Ing. R. Mönig 13 Sonstige Informationen, Literatur:

● Münzberg, H. G.: Flugantriebe, Springer, Berlin u.a. 1972 ● Münzberg, H. G.; Kurzke, J.: Gasturbinen - Betriebsverhalten und Optimierung, Springer, Berlin 1977 ● Cumpsty, N.A.: Compressor Aerodynamics – Longman Scientific & Technical, London 1989 ● Bölcs, A., Suter, P.: Transsonische Turbomaschinen, G. Braun, Karlsruhe 1986

9

Flugtriebwerkskonzepte Kennnummer:

work load

Kreditpunkte


Dauer 1 Semester


Flugtriebwerkskonzepte (2 SWS)

Kontaktzeit

2 SWS/ 30h

Selbststudium

60 h

Kreditpunkte

3,0 CP

2 Lehrformen: Vorlesung (2 SWS)

3 Gruppengröße:

4 Qualifikationsziele: Die Studierenden sollen in der Lage sein ● die Eigenschaften heutiger und zukünftiger Triebwerkskonzepte zu verstehen und zu beurteilen und ● das für die jeweilige Transportaufgabe günstigste Triebwerkskonzept auszuwählen, zu konzipieren und nach Gesichtspunkten wie Effizienz und Umweltverträglichkeit zu bewerten.

5 Inhalte: Eigenschaften heutiger und zukünftiger Triebwerkskonzepte (zweiwellige Triebwerke, dreiwellige Triebwerke, Ultrahochbypasstriebwerke mit einem Fan (Konventionell / Getriebefan / Open Rotor), Ultrahochbypasstriebwerke mit zwei Fans (gegenläufig ummantelt / gegenläufiger Open Rotor), Triebwerkskonzepte mit Zwischenkühler und Rekuperator, Triebwerkskonzepte mit variablem Kreisprozess, revolutionäre Triebwerkskonzepte) Konzeptübergreifende Aspekte (Emissionsentstehung und Reduktionspotenzial (inklusive Umweltaspekte und alternative Kraftstoffe), Lärmentstehung und Reduktionspotenzial, Überschallanwendungen, Integrations- und Missionsaspekte)

6 Verwendbarkeit des Moduls: Master-Studiengang Maschinenbau, Vertiefungsmodul im Studienschwerpunkt Strömungsmaschinen und als technisches Wahlfach im Studienschwerpunkt Energie- und Verfahrenstechnik (EVT)

7 Teilnahmevoraussetzungen: Vorlesungen: Thermodynamik, Strömungslehre und Grundlagen der Fluidenergiemaschinen, Flugtriebwerke

8 Prüfungsformen: mündliche Prüfung 9 Voraussetzungen für die Vergabe von Kreditpunkten: bestandene Prüfung 10 Stellenwert der Note in der Endnote: Summe der (Einzelnoten × CP) / (Zahl der Einzelnoten)


Prof. Dr.-Ing. habil. R. Mailach und Dr.-Ing. Andreas Döpelheuer 13 Sonstige Informationen, Literatur:

• R. Müller - Luftstrahltriebwerke, Grundlagen, Charakteristiken, Arbeitsverhalten, Vieweg, 1997 • W. Bräunling: Flugzeugtriebwerke, Grundlagen, Aero-Thermodynamik, Kreisprozesse,

Thermische Turbomaschinen, Komponenten, Emissionen und Systeme, 3. Auflage, Springer, 2009

• N. Cumpsty: Jet Propulsion: A Simple Guide to the Aerodynamic and Thermodynamic Design and Performance of Jet Engines, 2. Edition, Cambridge University Press, 2003

10

Computersimulation von Fluidströmungen

Kennung:

work load 180 h

Kreditpunkte 6 CP


Dauer 1 Semester


a) Computersimulation von Fluidströmungen

Vorlesung Übung

Kontaktzeit

3 SWS / 45 h 1 SWS / 15 h

Selbststudium

120 h

Kreditpunkte

6 CP

2 Lehrformen: Vorlesung mit Übung 3 Gruppengröße: Vorlesung: Je nach Nachfrage (üblicherweise ca. 30 Studierende); Übung: Es wird

eine Gruppengröße von ca. 15 Studierenden angestrebt.

4 Lernergebnisse (learning outcomes) / Kompetenzen: Die Studierenden sollen folgende Fähigkeiten / Kompetenzen erwerben: • Sie sollen grundlegende numerische Verfahren und deren Umsetzung verstehen • Sie sollen beurteilen können, wann der Einsatz von Strömungssimulationen sinnvoll und notwendig

ist. • Sie sollen in die Lage versetzt werden, grundlegende numerische Verfahren auf praktische Probleme

der Strömungsmechanik anzuwenden.

5 Inhalte: Diese Lehrveranstaltung behandelt grundlegende Verfahren zur numerischen Lösung der Erhaltungsgleichungen der Strömungsmechanik. Ausgehend von der Klassifizierung der Differentialgleichungen werden zunächst einfache, ausgewählte partielle Differentialgleichungen besprochen, um das grundsätzliche numerische Verhalten zu erläutern. Auf der Basis der Druckkorrekturmethode werden dann Lösungsverfahren für die stationären und instationären Transportgleichungen behandelt, wobei sowohl Finite-Differenzen- als auch Finite-Volumen-Verfahren Anwendung finden. Auf die Gitternetzgenerierung und die Anwendung von geeigneten Gleichungslösern wird ebenso eingegangen wie auf die Turbulenzmodellierung. Eigene Beispiel-Programme veranschaulichen die prinzipielle Vorgehensweise. Die Demonstration eines kommerziellen Simulationsprogramms zeigt allgemein den Einsatz und die verschiedenen Lösungsmöglichkeiten auf.

6 Verwendbarkeit des Moduls: Pflichtmodul im Master-Studiengang Maschinenbau, Schwerpunkt Energie- und Verfahrenstechnik Vertiefungsmodul im Master-Studiengang Maschinenbau, Schwerpunkt Strömungsmaschinen, Ingenieurinformatik, Mechanik Studiengang Umwelttechnik und Ressourcenmanagement

7 Teilnahmevoraussetzungen: Strömungsmechanik, Thermodynamik, Mathematik

8 Prüfungsformen: Klausur 9 Voraussetzungen für die Vergabe von Kreditpunkten: bestandene Klausur 10 Stellenwert der Note in der Endnote: Gewichtet nach CP

11 Häufigkeit des Angebots: 1x jährlich 12 Modulbeauftragter und hauptamtlich Lehrende: Dr.rer.nat. Werner Volgmann 13 Sonstige Informationen: ./.

11

Gasdynamik Kennung:

work load 180 h

Kreditpunkte 6 CP


Dauer 1 Semester


Gasdynamik

Vorlesung Übung

Kontaktzeit

3 SWS/45 h 1 SWS/15 h

Selbststudium

120 h

Kreditpunkte

6 CP

2 Lehrformen: Vorlesung mit Übung

3 Gruppengröße: Vorlesung: Je nach Nachfrage (üblicherweise ca. 30 Studierende); Übung: Es wird eine Gruppengröße von ca. 15 Studierenden angestrebt

4 Lernergebnisse (learning outcomes) / Kompetenzen: Zielsetzung: Aufbauend auf den Grundlagen der Strömungslehre im Bachelor-Studium wird das Verständnis der Strömungsmechanik kompressibler Fluide mit Blick auf verfahrenstechnische Anwendungen vertieft. Schwerpunkte liegen auf dem Studium gasdynamischer Prozesse von Innenströmungen, weniger auf Außenströmungen. Kompetenzen: Die Studierenden werden befähigt, grundlegende Fragestellungen, wie sie in der Energie- und Verfahrenstechnik vorkommen, richtig einzuschätzen und zumindest der Größenordnung nach behandeln zu können. Des Weiteren können sie die experimentellen und numerischen Methoden zur Verfeinerung der Behandlung ihrem Potential nach beurteilen, um im Anwendungsfall Entscheidungen treffen zu können.

5 Inhalte: Die Strömungsmechanik unterteilt sich in Strömungen inkompressibler und solche kompressibler Fluide (Gase). Es werden die Grundlagen der kompressiblen Strömungen aus mathematischer und physikalischer Sicht erarbeitet. Die Vorlesung orientiert sich an Schlüsselphänomenen wie Unter- bzw. Überschall, Verdichtungsstoß, Expansionen, Wellen, Wärmezufuhr etc., insbesondere bei Innenströmungen. Ein Kapitel der Vorlesung wird experimentelle Methoden beschreiben, mit denen man gasdynamische Probleme angeht. In den Übungen werden Anwendungsfälle durchgerechnet und ein paar Phänomene im Labor demonstriert.

6 Verwendbarkeit des Moduls: Master-Studiengang Maschinenbau, Vertiefungsmodul im Studienschwerpunkt Strömungsmaschinen und EVT, Technisches Wahlfach

7 Teilnahmevoraussetzungen: Bachelorabschluss Maschinenbau

8 Prüfungsformen: schriftliche Prüfung, Dauer 90 Minuten



11 Häufigkeit des Angebots: einmal pro Jahr

12 Modulbeauftragter und hauptamtlich Lehrende: Jun.-Prof. Dr.-Ing. J. Hussong

13 Sonstige Informationen: ./.

12

Mehrphasenströmungen

Kennung:

work load 180 h

Kreditpunkte 6 CP


Dauer 1 Semester


Mehrphasenströmungen

Vorlesung

Übung

Kontaktzeit

3 SWS/45 h

1 SWS/15 h

Selbststudium

120 h

Kreditpunkte

6 CP



4 Lernergebnisse (learning outcomes) / Kompetenzen: Verständnis der Erscheinungsform, mathematischen und numerischen Beschreibung sowie messtechnischen Erfassung von Mehrphasenströmungen. Kenntnis von technischen Anwendungen.

5 Inhalte: - Einführung - Arten der Mehrphasenströmungen - Erscheinungsformen und technische Relevanz - Mathematische Beschreibung von Mehrphasenströmungen - Kavitation - Spray - Numerische Behandlung von Mehrphasenströmungen

6 Verwendbarkeit des Moduls: Master-Studiengang Maschinenbau, Vertiefungsmodul im Studienschwerpunkt Strömungsmaschinen, Technisches Wahlfach

7 Teilnahmevoraussetzungen: Prüfungen der Pflichtmodule Strömungsmaschinen bestanden.

8 Prüfungsformen: mündlich





13 Sonstige Informationen: Vorlesungsbegleitende Literatur wird bekannt gegeben

13

Mikroströmungsmechanik Kennnummer:

work load 150 h

Kreditpunkte CP


Dauer 1 Semester


Mikroströmungsmechanik

Vorlesung Übung

Kontaktzeit

3 SWS/45 h

1 SWS/15 h

Selbststudium

120 h

Kreditpunkte

6CP

2 Lehrformen: Vorlesung mit Übung

3 Gruppengröße: Vorlesung 12. Übung mit ca. 12 Hörern

4 Qualifikationsziele: Der Teilnehmer soll befähigt werden, im beruflichen Umfeld mikroströmungsmechanische Probleme zu identifizieren und einordnen zu können. Er soll selbständig Rechnungen durchführen können, um die Bedeutung verschiedener Phänomene gegeneinander abschätzen zu können. Darüber hinaus soll er lernen, welche rechnerischen Wege einzuschlagen sind, um genauere Analysen durchzuführen. Der Teilnehmer soll auch in der Lage sein, selbst einzuschätzen welche experimentellen Methoden zur Untersuchung von Mikroströmungen in verschiedenen Problemstellungen eingesetzt werden können.

5 Inhalte: Die Mikroströmungsmechanik beschäftigt sich mit den Strömungen in kleinsten Sub-Millimeter großen Geometriehen. Auf kleinen Skalen haben Oberflächeneffekte einen wesentlich stärkeren Einfluss auf ein Fluid gegenüber Volumenkräften als in makroskopischen Strömungen. Dies führt dazu, dass in der Mikroströmungsmechanik Effekte zur Erzeugung einer Strömung ausgenutzt werden können, die in einer makroskopischen Strömung nicht relevant sind. Die Vorlesung orientiert sich an Schlüsselphänomenen die nur auf solchen kleinen (Sub-Millimeter) Skalen zu Strömungseffekten führen. Die hierfür benötigte Theorie und Ausgangsgleichungen werden hergeleitet und anhand von Anwendungsbeispielen verdeutlicht. Unter anderem werden auch experimentelle Methoden zur Untersuchung solcher Mikroströmungseffekte besprochen. In den Übungen werden Anwendungsfälle durchgerechnet und ein paar Phänomene demonstriert. Themen werden unter anderem sein: Diffusionseffekte, Kapillareffekte, Elektroosmose, Magnetophorese, Dielektrophorese, Lubrikationstheorie, akustische Gleichströmung

6 Verwendbarkeit des Moduls: Master-Studiengang Maschinenbau, Vertiefungsmodul im Studienschwerpunkt Strömungsmaschinen sowie Micro-Engineering, Technisches Wahlfach

7 Teilnahmevoraussetzungen: Bachelorabschluß Maschinenbau

8 Prüfungsformen: Vorlesungsbegleitend, Prüfung mündlich, 30 min

9 Voraussetzungen für die Vergabe von Kreditpunkten: Bestandene Prüfung


11 Häufigkeit des Angebots: einmal pro Jahr SS

12 Modulbeauftragter und hauptamtlich Lehrende: Jun.-Prof. Dr.-Ing. J. Hussong


14

Simulation der Strömung in Turbomaschinen

Kennung:

work load 180 h

Kreditpunkte 6 CP

Studiensemester 2.Semester

Dauer 1 Semester


Simulation der Strömung in Turbomaschinen

Vorlesung Übung

Kontaktzeit

3 SWS / 45 h 1 SWS / 15 h

Selbststudium

120 h

Kreditpunkte

6 CP

2 Lehrformen: Vorlesung mit Übung 3 Gruppengröße: Vorlesung: Je nach Nachfrage (üblicherweise ca. 30 Studierende); Übung: Es wird

eine Gruppengröße von ca. 15 Studierenden angestrebt 4 Lernergebnisse (learning outcomes) / Kompetenzen:

Die Studierenden sollen nach Abschluss des Moduls in der Lage sein: • Zu beurteilen, wann der Einsatz von Strömungssimulationen sinnvoll und notwendig ist. • Grundlegende numerische Methoden auf die problembeschreibenden Gleichungen für

Turbomaschinenströmungen anzuwenden. • Kommerzielle Software aufgrund erlernter Kriterien beurteilen und für die spezielle Anwendung

auswählen zu können.

5 Inhalte:

Im Rahmen dieser Vorlesung werden ausgewählte numerische Verfahren auf anwendungsorientierte Probleme aus dem Bereich der Turbomaschinen abgeleitet und an Beispielen erläutert. Eingangs werden die grundlegenden strömungsmechanischen und thermodynamischen Beziehungen zusammengestellt und auf die Turbomaschinenströmung zugeschnitten. Als einfache Verfahren zur Auslegung von Turbomaschinen behandelt die Vorlesung Stromlinienkrümmungs- und Stromflächenverfahren. Zur Berechnung der 3D-Strömung werden auf der Basis des Finite-Volumen-Verfahrens grundlegende Lösungsmethoden vermittelt. Gegenstand ist dabei sowohl die stationäre als auch die instationäre Turbomaschinenströmung. Die Erfassung der Turbulenz erfolgt über Turbulenzmodelle, deren Funktionsweise erläutert wird. Die Lehrveranstaltung geht darüber hinaus auf weiterführende Fragestellungen, wie z.B. die Wechselwirkung zwischen Lauf- und Leitradströmung oder die Fluid-Struktur-Interaktion ein. Eigene Beispiel-Programme veranschaulichen die prinzipielle Vorgehensweise. Die Demonstration eines kommerziellen Simulationsprogramms zeigt allgemein den Einsatz und die verschiedenen Lösungsmöglichkeiten auf.

6 Verwendbarkeit des Moduls: Vertiefungsmodul im Master-Studiengang Maschinenbau, Schwerpunkt Energie- und Verfahrenstechnik, Strömungsmaschinen

7 Teilnahmevoraussetzungen: Strömungsmechanik, Thermodynamik, Mathematik 8 Prüfungsformen: Klausur 9 Voraussetzungen für die Vergabe von Kreditpunkten: bestandene Klausur 10 Stellenwert der Note in der Endnote: Gewichtet nach CP


12 Modulbeauftragter und hauptamtlich Lehrende: Dr.rer.nat. Werner Volgmann 13 Sonstige Informationen:

15

Werkstoffe der Strömungsmaschinen

Kennnummer:

work load 180 h

Kreditpunkte 6 CP


Dauer 1 Semester

1 Lehrveranstaltungen: Werkstoffe der Strömungsmaschinen Vorlesung Übung

Kontaktzeit 3 SWS/30 h 1 SWS/30 h

Selbststudium 120 h

Kreditpunkte

2 Lehrformen: Vorlesung und Übung

3 Gruppengröße: nach Bedarf

4 Qualifikationsziele: • Verständnis der in Strömungsmaschinen auftretenden Werkstoffschädigungsmechanismen • Kenntnis des Einflusses von Werkstoffzusammensetzung und Herstellverfahren • Fähigkeit, Werkstoffbeanspruchungen in Strömungsmaschinen zu verstehen und

dementsprechend geeignete Werkstoffe und Herstellverfahren auszuwählen

5 Inhalte: Inhalt des Moduls sind Beanspruchung und Schädigung von Werkstoffen in Strömungsmaschinen sowie geeignete Werkstoffe und Abhilfemaßnahmen. Für Werkstoffe hydraulischer Strömungsmaschinen stehen dabei Verschleiß, vor allem Hydroabrasion und Kavitationserosion, Nasskorrosion sowie deren Überlagerung, die Tribokorrosion im Vordergrund. Für Hochtemperaturanwendungen werden die Hochtemperaturkorrosion sowie das Kriechen betrachtet. Werkstoffseitig wird ein Fokus auf unterschiedliche Gruppen von Stählen und Nickellegierungen gelegt, die in Strömungsmaschinen dominant sind. Es werden Zusammenhänge zwischen Legierungslage, Herstellmethoden und Eigenschaften herausgearbeitet.

6 Verwendbarkeit des Moduls: Master-Studiengang Maschinenbau, Vertiefungsmodul im Studienschwerpunkt Strömungsmaschinen, Technisches Wahlfach

7 Teilnahmevoraussetzungen: Bachelorabschluss



10 Stellenwert der Note in der Endnote: gewichtet nach CP

11 Häufigkeit des Angebots: Sommersemester

12 Modulbeauftragter und hauptamtlich Lehrende: Prof. Huth, Prof. Theisen


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Dampfturbinen – Strömungstechnische Auslegung und Konstruktion

Kennung:

work load

Kreditpunkte


Dauer 1 Semester

1 Lehrveranstaltungen: Dampfturbinen – Strömungstechnische Auslegung und Konstruktion (3 SWS)

Kontaktzeit

3 SWS / 45h

Exkursion

Selbststudium

90h

Kreditpunkte

4 CP

+ 2 CP

2 Lehrformen: Vorlesung (2 SWS), Übung (1 SWS), Exkursion

3 Gruppengröße: 4 Qualifikationsziele: Die Studierenden sollen in der Lage sein

● die Anforderungen an moderne Kraftwerksdampfturbinen zu verstehen ● die wesentlichen Komponenten von Kraftwerksdampfturbinen zu verstehen ● verschiedene Designmerkmale von Kraftwerksdampfturbinen zu bewerten ● Kraftwerksdampfturbinen anhand von überschlägigen Verfahren zu konzipieren

5 Inhalte: Einsatzspektrum von Kraftwerksdampfturbinen, Thermodynamik des Wasser-Dampf-Kreislaufes, Arbeitsverfahren und Bauarten, Aerodynamische und mechanische Auslegung der Hoch- und Mitteldruckbeschaufelung sowie der Niederdruckbeschaufelung, mechanische Auslegung und konstruktive Ausführung der Turbinenläufer und Gehäuse, Betriebsverhalten / Leistungsregelung, Systemtechnik, Werkstofftechnik.

6 Verwendbarkeit des Moduls: Master-Studiengang Maschinenbau, Vertiefungsmodul im Studienschwerpunkt Strömungsmaschinen sowie als technisches Wahlfach in den Studienschwerpunkten ● Energie- und Verfahrenstechnik (EVT) ● Mechanik und ● Werkstoffwissenschaften

7 Teilnahmevoraussetzungen: Vorlesungen Thermodynamik, Strömungslehre und Grundlagen der Fluidenergiemaschinen

8 Prüfungsformen: mündliche Prüfung 9 Voraussetzungen für die Vergabe von Kreditpunkten: bestandene Prüfung (4 CP), Teilnahme

an Exkursion erbringt 2 CP zusätzlich 10 Stellenwert der Note in der Endnote: Summe der (Einzelnoten CP) / (Zahl der Einzelnoten)


Prof. Dr.-Ing. Th. Thiemann 13 Sonstige Informationen, Literatur:

● W. Traupel: Thermische Turbomaschinen; 3. Auflage; Band 1 & 2; Springer Verlag; 1977 ● F. Dietzel: Dampfturbinen; 3. Auflage; Hanser Verlag; ISBN 3-446-12915-4; 1980 ● H.P. Bloch: A Practical Guide to Steam Turbine Technology; McGraw-Hill Book Company; 1995 ● H. Termuehlen: 100 Years of Power Plant Development – Focus on Gas & Steam Turbines as Prime Movers, ASME Press, New York, 2001 ● A. Leyzerovich: Large Power Steam Turbines: Design and Operation; PennWell Books; ISBN 0-87814-717-9; 1997.

17

Turbulenzmodellierung

Kennung:

work load 180 h

Kreditpunkte 6 CP


Dauer 1 Semester


Turbulenzmodellierung

Vorlesung

Übung / Praktikum am Rechner

Kontaktzeit

3 SWS/45 h

1 SWS/30 h

Selbststudium

120 h

Kreditpunkte

6 CP



4 Lernergebnisse (learning outcomes) / Kompetenzen: Lernziele: Die Studierenden werden die Funktionsweise von verschiedenen Turbulenzmodellen kennenlernen, die in gängigen Strömungssimulationsprogrammen implementiert sind. Sie werden die Vielzahl und das deutlich unterschiedliche Verhalten der einzelnen Turbulenzmodelle im Hinblick auf Genauigkeit, Stabilität und Aufwand bewerten können. Die Herleitung ausgewählter Modelle wird dargestellt. Dieses Wissen ermöglicht eine sinnvolle Anwendung von CFD (Computational Fluid Dynamics) auf technische Strömungen, wie sie in der industriellen Praxis vorkommen. Aufbau: Die Vorlesung wird durch eine Übung ergänzt. Die Übung besteht aus einem theoretischen Teil und einem praktischen Teil am PC unter Verwendung von Strömungssimulationssoftware.

5 Inhalte: Wiederholung der strömungsmechanischen und numerischen Grundlagen, Überblick über die Turbulenztheorie, Einführung in die Direkte und die Large-Eddy-Simulation. Detaillierte Behandlung der statistischen Turbulenzmodelle (Wirbelviskositäts- und Reynolds-Spannungsmodelle). Hybride Modelle: Scale-adaptive (SAS), Detached-Eddy (DES). Wandbehandlung, laminar-turbulente Transition, Modelladditive zur Staupunkt-, Rotations- und Kompressibilitätsbehandlung.

6 Verwendbarkeit des Moduls: Master-Studiengang Maschinenbau, Technisches Wahlfach speziell im Studienschwerpunkt Strömungsmaschinen

7 Teilnahmevoraussetzungen: Strömungsmechanik, Strömungsmechanik II

8 Prüfungsformen: mündlich





13 Sonstige Informationen: Literatur/Lernmaterial: Skript als Sammlung von Folien sowie Übungsunterlagen. Verschiedene Literaturstellen werden in der Vorlesung angegeben.

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Mechanische Grundlagen der Strömungsmaschinen Kennung: 129039

work load

90 h

Kreditpunkte

3 CP


Dauer 1 Semester

1 Lehrveranstaltungen: Mechanische Grundlagen der Strömungsmaschinen

Kontaktzeit

2 SWS / 45h

Selbststudium

90 h

Kreditpunkte

3 CP

2 Lehrformen: Vorlesung mit Tafelarbeit ergänzt durch Beamer-Präsentationen, Vorrechnen von Beispielaufgaben in der Übung, Computerdemonstrationen.

3 Gruppengröße: 30 Studierende

4 Qualifikationsziele: Zunächst sollen die Studierenden sich Kenntnisse über das dynamische Verhalten komplexer mechanischer Systeme, insbesondere Strömungsmaschinen, aneignen. Dazu werden unterschiedliche Möglichkeiten der Modellierung dieser Systeme und die daraus folgenden Eigenfrequenzen diskutiert. Weiterhin sollen die Studierenden sich einen Überblick über die Festigkeitsanalysen der höheren Mechanik verschaffen, bspw. angewendet auf thermische Gehäusedehnungen. Dies wird durch die Präsentation der Grundgleichungen der höheren Festigkeitslehre erreicht, die wiederum anhand ausgewählter Beispiele besprochen und vertieft werden. Abschließend wird eine Einführung in die numerische Behandlung der bislang erarbeiteten Problemstellungen basierend auf der Finiten-Elemente-Methode gegeben.

5 Inhalte: Rotordynamik: Schwinger mit mehreren Freiheitsgraden, Schwingung elastischer Systeme und Einflusszahlen, Schwingung eines kontinuierlichen Balkens, Schranken. Höhere Festigkeitslehre: Grundgleichungen der höheren Festigkeitslehre, Scheiben & Platten, ausgewählte analytische Beispiele. Numerische Methoden: Einführung in die Finite Elemente Methode, FEM für dynamische Systeme, Eigenfrequenzen und Eigenformen. Die Vorlesung wird durch zahlreiche Anwendungen und Beispiele ergänzt.

6 Verwendbarkeit des Moduls: Modul aus dem Technischen Wahlbereich im Master-Studium Maschinenbau, speziell Schwerpunkt Strömungsmaschinen / Energie- und Verfahrenstechnik.

7 Teilnahmevoraussetzungen: Grundvorlesungen Mechanik, Mathematik im Bachelor-Studium. Die Vorlesung richtet sich speziell an NICHT-Mechanik-Vertiefer.

8 Prüfungsformen: schriftliche Prüfung 9 Voraussetzungen für die Vergabe von Kreditpunkten: bestandene Prüfung 10 Stellenwert der Note in der Endnote: gewichtet nach CP

11 Häufigkeit des Angebots: jedes Wintersemester 12 Modulbeauftragter und hauptamtlich Lehrende: Dr.-Ing. Philipp Junker 13 Sonstige Informationen:

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3 Beteiligte Institute bzw. Lehrstühle

Nachfolgend stellen sich die Institute bzw. Lehrstühle vor mit ihren Lehrangeboten und Forschungsaktivitäten, die diese Vertiefungsrichtung tragen.

Institut für Energietechnik

• Lehrstuhl für Thermische Turbomaschinen • Institut für Antriebstechnik (DLR)

Institut für Thermo- und Fluiddynamik

• Lehrstuhl für Hydraulische Strömungsmaschinen

Institut für Computational Engineering (Fakultät für Bau- und Umweltingenieurwissenschaften)

• Lehrstuhl für Mechanik - Materialtheorie

Institut für Werkstoffe

• Lehrstuhl für Werkstofftechnik

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Lehrangebote in diesem Schwerpunkt

• Turbomaschinen • Versuche im Messtechnischen Labor-

praktikum und Fachlabor Energietechnik • Computersimulation v. Fluidströmungen

• Simulation der Strömung in Turbomaschinen

• Flugtriebwerke (Bachelor) • Grundlagen der Fluidenergiemaschinen

(Bachelor)

Forschung

Die Forschungstätigkeiten am Lehr-stuhl konzentrieren sich auf Turbover-dichter und Turbinen axialer und radia-ler Bauart, Gasturbinen sowie Dampf-turbinen. Schwerpunkt der Arbeiten bilden dabei numerische und experi-mentelle Untersuchungen der dreidi-mensionalen und instationären Strö-mung sowie die Wechselwirkung zwi-schen der Strömung und den Bauteilen (Fluid-Struktur-Interaktionen).

Mittels numerischer Strömungssimula-tionen (CFD) werden die komplexen Strömungsvorgänge im Detail unter-sucht. In aktuellen Forschungsprojek-ten konzentrieren sich diese Arbeiten auf verschiedene Baugruppen und Strömungsaspekte in Dampfturbinen. Fluid-Struktur-Interaktionen spielen eine wichtige Rolle im Hinblick auf Schwingungsanregungen und Lebens-dauer von Turbomaschinenkomponen-ten. Diese Wechselwirkungen werden ebenfalls numerisch untersucht, bedür-fen aber auch einer experimentellen Validierung.

Einen weiteren Schwerpunkt der Ar-beiten stellt die Analyse instationärer Strömungsvorgänge in mehrstufigen Axialverdichtern während des stabilen Betriebs sowie an der Stabilitätsgren-ze dar. Diese Untersuchungen werden am Lehrstuhl sowohl numerisch (CFD) als auch experimentell durch-geführt. Für die experimentellen Strömungsuntersuchungen stehen im Turbomaschinenversuchsfeld des Lehrstuhls u.a. mehrere Radialver-dichter, mehrstufige Axialverdichter sowie eine einstufige Axialturbine zur Verfügung. Für die experimentellen Untersuchungen innerhalb der For-schungsprojekte werden konventio-nelle und zeitauflösende Druck- und Geschwindigkeitsmesstechniken und künftig auch verstärkt laseroptische Messverfahren eingesetzt werden.

Prof. Dr.-Ing. habil. R. Mailach

Sekretariat: IC E2-63

Tel: 0234 / 32 – 22985

Internet: www.rub.de/ttmMail: [email protected]

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Lehrstuhl für

Hydraulische Strömungsmaschinen


• Grundlagen der Hydraulischen Strö-mungsmaschinen und Anlagen

• Div. Techn. Wahlfächer

• Fachlabore

Forschung

Im Jahr 2012 wurde der Lehrstuhl ge-gründet. Es werden numerische Me-thoden (CFD) sowie Validierungsexpe-rimente zum Entwurf und zur Optimie-rung von hydraulischen Maschinen und Komponenten entwickelt. Der Schwer-punkt liegt dabei auf strömungsmecha-nischen Fragestellungen. Einzelne For-schungsaktivitäten sind:

• Untersuchung der instationären Wechselwirkungen der Maschinen mit dem Gesamtsystem

• Betrachtung der Mehrphasenströ-mungen (Kavitation, Luftausga-sung, partikelbeladene Strömungen)

• Verbesserung des Teillastverhaltens • Berücksichtigung unterschiedlicher

Fluide • Minimierung der Geräuschemissio-

nen • Lebensdauer- bzw. Standzeiterhö-

hung

Im Kompetenzzentrum Hydraulische Strömungsmaschinen (KHS) werden zusammen mit anderen Lehrstühlen in-terdisziplinäre Forschungsprojekte durchgeführt.

Industrie

Aufgrund der nicht nur maschinen- sondern auch grundlagen- und metho-denorientierten Ausrichtung des Lehr-stuhls werden neben den Unternehmen der hydraulischen Strömungsmaschi-nenindustrie (Kreiselpumpen, Was-serturbinen) auch Unternehmen der Fluidtechnik (Ölhydraulik, Fördertech-nik etc.) angesprochen. Auf Wunsch können Industriepraktika vermittelt werden.

Bachelor- & Masterarbeiten Das Angebot an Abschlussarbeiten richtet sich nach den Forschungs-schwerpunkten des Lehrstuhls. Es wer-den sowohl experimentelle als auch numerische Arbeiten angeboten. Kon-krete Themen können an die Interessen der Studierenden angepasst werden, so dass gilt: Nachfragen lohnt immer!

Prof. Dr.-Ing. R. Skoda

Sekretariat: IC 3/95

Tel: 0234 / 32 – 28801

Internet: www.hsm.rub.deMail: [email protected]

Ergebnisse der Strömungssimulation in einer Kreiselpumpe

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Institut für Antriebstechnik

(DLR)


• Auslegung von Triebwerks- und Gastur-

binenverdichtern • Flugtriebwerkskonzepte

Forschung

• Die Forschungsarbeiten des Instituts für Antriebstechnik sind darauf ausge-richtet, die vorhandenen Potentiale zur Verbesserung der Gasturbine für Luft-fahrt und Kraftwerk zu erschließen. Wesentliche Forschungsgebiete sind neuartige Triebwerkskonzepte und Mis-sionsanalysen sowie die Komponenten-technologie im Bereich Triebwerksfan, Axial- und Radialkompressor, Brenn-kammer und Turbine. Darüber hinaus-gehende Querschnittsthemen beinhalten moderne dreidimensionale, instationäre Rechenverfahren (TRACE), die Analy-se und Reduktion der Schallabstrahlung von Triebwerken und Flugzeugen sowie laseroptische Messverfahren zur Strö-mungs- und Reaktionsanalyse. Der moderne Anlagenpark umfasst un-ter anderem einen 10MW-Zweiwellen-Fan- und Verdichterprüfstand, einen Radialverdichterprüfstand, Hochdruck-brennkammerprüfstände für Demonstra-tions- und industrielle Entwicklungsver-suche und Prüfstände für die Brenn-kammerforschung (alle Köln) sowie mehrere Turbinenprüfstände in Göttin-gen.

Industrie

Die wichtigsten Industriepartner bei Luftfahrtantrieben sind MTU Aero En-gines im Bereich Gesamttriebwerk, Verdichter und Simulationsverfahren (TRACE) und Rolls-Royce im Bereich Brennkammer, Turbine und Akustik. Im Energiebereich sind Siemens Energy, Alstom Power und MAN Turbo die wichtigsten Kooperationspartner im in-dustriellen Umfeld. Darüber hinaus zäh-len europäische aber auch amerikani-sche und asiatische Unternehmen zu den Industriepartnern des Instituts. Der Drittmittelumsatz des Instituts liegt der-zeit bei etwa 10 M€ pro Jahr. Institut

Die Abteilungen Triebwerk, Verdich-

ter, Brennkammer, Numerische Metho-

den und Triebwerksmesstechnik sind in Köln angesiedelt, die Abteilung Trieb-

werksakustik in Berlin–Charlottenburg und die Abteilung Turbine in Göttin-gen. Das Institut für Antriebstechnik beschäftigt an den drei Standorten Köln, Berlin und Göttingen derzeit knapp 150 Mitarbeiter, davon den weitaus größten Teil in Köln-Porz.

Prof. Dr.-Ing. R. Mönig

Institut für Antriebstechnik

Tel.: 02203-601-2250

Internet: [email protected]: www.dlr.de/at

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Lehrstuhl für

Mechanik - Materialtheorie


• Mechanische Grundlagen der Strö-mungsmaschinen

Forschung

Der Lehrstuhl für Mechanik - Material-theorie widmet sich spezifischer Frage-stellungen der modernen Festkörper-mechanik. Der Lehrstuhl betreibt so-wohl Grundlagenforschung zur Theorie und Numerik, als auch Kooperationen mit Anwendern aus dem akademischen Bereich sowie der Industrie. Wesentli-che Forschungsbereiche sind die Ent-wicklung effektiver Materialmodelle für unterschiedliche Werkstoffe, die Entwicklung und Anwendung effekti-ver numerischer Methoden zur Lösung komplexer Probleme, die Entwicklung von akkuraten Modellen für Bauteile und Strukturen und schließlich die ex-perimentelle überprüfung der Modelle und Berechnungen sowie Versuche zur Bestimmung von Modellparametern. Der Schwerpunkt liegt hierbei auf der Modellbildung und Simulation bei un-terschiedlichen mechanischen Proble-men, unabhängig davon, ob die konkre-te Fragestellung nun aus dem Bereich des Bauingenieurwesens, des Maschi-nenbaus, oder gar aus anderen Berei-chen wie zum Beispiel der Biomecha-nik kommt.

Industrie

Der Lehrstuhl unterhält enge Kontakte zu in- und ausländischen Forschungs-

einrichtungen, insbesondere auch auf interdisziplinärem Bereich. Mit der In-dustrie bestehen Kontakte im Rahmen von Projekten, Beratung und Begutach-tung.

Bachelor- & Masterarbeiten Das Angebot an Abschlussarbeiten richtet sich nach den Forschungs-schwerpunkten des Lehrstuhls. Daher werden meist programmierbasierte Themen vergeben, die sich mit kontinuumsmechanischen Problemen befassen. Allerdings wurden auch Themen zur Rotordynamik und deren Regelung von Nicht-Mechanik-Vertiefern erfolgreich bearbeitet. Der Lehrstuhl freut sich auf Ihre Nachfra-gen!

Prof. Dr. rer. nat. K. Hackl

Sekretariat: IC 03/713

Tel: 0234 / 32 – 26025

Internet: www.rub.de/lamMail: [email protected]

FEM-Simulationsergebnis eines Klemmrings aus Formgedächtnislegie-rung, die durch mechanische und thermische Einflüsse ihre kristallogra-phische Struktur ändert. In den ersten 400 Zeitschritten wird der Ring mecha-nisch komprimiert, in den zweiten 400 Zeitschritten wird die Temperatur er-höht

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• Werkstoffe der Strömungsmaschinen

Forschung

Der Lehrstuhl Werkstofftechnik ist Teil des Instituts für Werkstoffe der Fakultät Maschinenbau. Die Aktivitä-ten orientieren sich am Gebiet der Werkstofftechnik, das Werkstoffe auf der Schnittlinie zwischen der Werk-stoffwissenschaft und der Fertigungs-technik betrachtet. Hier werden Werk-stoffgefüge unter dem Aspekt der fer-tigungsbedingten Einflüsse betrachtet und optimiert.

Primäres Forschungsthema sind hoch-legierte metallische Werkstoffe zur Verwendung unter verschleißenden und korrosiven Bedingungen. Ziele sind die Legierungsentwicklung, die Herstellung durch schmelz- oder pul-vermetallurgische Verfahren, die Her-stellung dicker Schichten und die Wärmebehandlung. Weitere Themen sind die Wärmebehandlung und das heiß-isostatische Pressen von einkris-tallinen Ni-Superlegierungen, die für die Laufschaufeln in Gasturbinen ein-gesetzt werden und einige weitere Sonderwerkstoffe.

Der Lehrstuhl Werkstofftechnik ist über die Juniorprofessur für Werkstof-fe hydraulischer Strömungsmaschinen (Prof. Dr.-Ing. Stephan Huth) in das Kompetenzzentrum für hydraulische Strömungsmaschinen eingebunden.

Wesentliche Forschungsthemen sind hier das Verständnis der Schädi-gungsmechanismen Kavitationserosi-on und Hydroabrasion sowie die Ent-wicklung neuer Werkstoffe, die die-sen widerstehen. Neuere Arbeiten zie-len auf die Tribokorrosion, also den gleichzeitigen Angriff von Korrosion und Verschleiß.

Zum Erreichen der Forschungsziele werden am Lehrstuhl Werkstofftech-nik sowohl modernste experimentelle Methoden als auch Simulationsver-fahren, wie FEM, CALPHAD oder Phasenfeldsimulation eingesetzt. Die Forschuung reicht von den Grundla-gen bis hin zur industriellen Anwen-dung. Viele Projekte werden in direk-ter Kooperation mit Industriepartnern bearbeitet.

Gefüge einer einkristallinen Ni-

Superlegierung im Rasterelektronen-

mikroskop

Prof. Dr.-Ing. Werner Theisen

Prof. Dr.-Ing. Stephan Huth (Juniorprofessor)

Sekretariat: ICFO E03-313

Tel: 0234 / 32 – 25964

Internet: www.wtech.rub.deMail: [email protected]

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4 Impressum

Herausgeber:

Ruhr-Universität Bochum Fakultät für Maschinenbau Lehrstühle für Thermische Turbomaschinen sowie Hydraulische Strömungsmaschinen

Für Fragen zum Studienschwerpunkt stehen zur Verfügung:

Dr.-Ing. H. Grote, Dekanat Maschinenbau, Tel. (0234) 32 – 26190 Prof. Dr.-Ing. R. Skoda, 1. Sprecher des Studienschwerpunktes, Tel. (0234) 32 – 28801 Prof. Dr.-Ing. habil. R. Mailach, 2. Sprecher des Studienschwerpunktes, Tel. (0234) 32 – 22985

Stand: Mai 2014

Documents

20140527 Brosch re Ma Str mungsmaschinen v2-final.docx) · 2014-06-23 · • N. Cumpsty: Jet Propulsion: A Simple Guide to the Aerodynamic and Thermodynamic Design and Performance