Das Projekt "Teilvorhaben 2" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Jacobi-Tonwerke GmbH durchgeführt. Das Problem bei Trocknungs- und Brennprozessen von Gebrauchskeramik sind die bei einem Vielfachen der optimalen Durchlaufzeiten liegenden Verweildauern im thermischen Prozess durch die ungleichmäßige Überströmung des Trocknungs- und Brenngutes im Besatzstapel. Eine gleichmäßige Überströmung einer Fläche gewährleistet einen gleichmäßigen Wärme- und Stoffübergang. Dieser gleichmäßige Wärme- und Stoffübergang ist die Voraussetzung für eine homogene und spannungsminimale Erwärmung. Das Ziel des Forschungsvorhabens ist die Berechnung der maximalen Aufheiz- und Abkühlgeschwindigkeit auf der Grundlage der Materialkenngrößen, der experimentell ermittelten Strömungswiderstände, der Körpergeometrie und der Vergleich mit den experimentell ermittelten minimalen Zeitdauern im Brennsimulator und im Versuchstrockner. Es sollen daraus die effektive Planung und Durchführung von Maßnahmen der Rekonstruktion bestehender Produktionsanlagen zur wesentlichen Verkürzung der Trocknungszeit und der Brennzeit bei der Herstellung von engobierten und glasierten Dachziegeln abgeleitet werden. Durch die Verkürzung der Dauer der thermischen Behandlung ist eine Reduzierung des Primärenergieverbrauchs möglich und somit eine Reduzierung von umweltbelastenden CO2-Emissionen.
Das Projekt "Automatisierte Ableitung von Vorlandrauheiten für hydrodynamische Modellierungen auf der Basis von flugzeuggestützten Fernerkundungsdaten" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bundesanstalt für Gewässerkunde durchgeführt. Zur hydrodynamisch-numerischen Modellierung von Fließgewässern werden u. a. Parameter benötigt, die den Fließwiderstand von Rauheiten charakterisieren. Derartige, in der Natur messbare geometrische Größen, wie z. B. Korndurchmesser, Baumabstände und -durchmesser, werden über Modellgesetze mit Parametern korreliert, die i. A. aus hydraulischen Laboruntersuchungen abgeleitet wurden. Eine weitere Anpassung der Rauheitsparameter erfolgt dann üblicherweise im Zuge einer Modellkalibrierung, um die Strömungsverhältnisse in der Natur möglichst gut zu treffen. Dabei gilt, umso genauer Rauheitsparameter und unterschiedliche Rauheitsbereiche erfasst werden, umso präziser lässt sich ihr Strömungswiderstand im Rahmen der Modellkalibrierung beschreiben, was sich unmittelbar auch auf die Genauigkeit der Strömungsmodellierung auswirkt.
Da Messdaten der Vorlandvegetation meistens nicht verfügbar sind, werden derzeit alternativ Rauheitszonen semi-manuell aus z. B. ATKIS- oder CORINE-Daten festgelegt, für die dann Standardparameter angenommen werden müssen. Diese Vorgehensweise wie auch die Auflösung und Aktualität der Rauheitszonen wird den heutigen Qualitätsanforderungen an die Strömungsmodellierung kaum mehr gerecht. Hier lassen die inzwischen immer öfter verfügbaren, hoch aufgelösten flugzeuggestützten Laserscannerdaten mit Full-Waveform-Informationen (ALS-Daten) und/oder mehrkanaligen digitalen Bilddaten automatisierte Lösungen zur Ableitung von geometrischen Parametern der Vorlandvegetation erwarten.
Zur Steigerung der Wirtschaftlichkeit im Kontext mit der Bereitstellung der vorgenannten geotopographischen Basisdaten für hydrodynamisch-numerische Modellierungen sind entsprechende zielorientierte Algorithmen zu entwickeln und in praktikable Werkzeuge umzusetzen.
Das Projekt "Vorhaben: Strömungsverbesserung durch nachgiebige Schiffskörperbeschichtungen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung durchgeführt. Das Ziel des Projektes besteht in einer wesentlichen Reduzierung des Strömungswiderstandes von Schiffen, welche einer wesentlichen Reduzierung des Kraftstoffverbrauches und der damit verbundenen Abgase entspricht. Da in der Handelsschifffahrt die Kraftstoffkosten einen großen Teil der Betriebskosten ausmachen und ein wachsender politischer Druck besteht, die Abgasemissionen zu reduzieren, muss die Schifffahrt für ihren Betrieb energetisch günstigere Lösungen finden. Es soll erreicht werden, dass der Umschlagpunkt von laminarer Umströmung des Schiffskörpers (sehr geringe Reibung) zu turbulenter Umströmung (etwa 8- 10-fach höhere Reibung) weiter hinten erfolgt. Diese Übergangspunkte befinden sich typischerweise an dem Wulstbug und etwas hinter dem Vordersteven und zeigen, dass eine Verlängerung der laminaren Strömung weiter nach hinten von den derzeitigen Übergangspunkten den Reibungswiderstand signifikant reduzieren könnte. Simulationen zeigen, dass eine Reduzierung der Gesamtreibungskräfte um 10 bis 20 % erzielt werden kann, was einer Reduzierung des Kraftstoffverbrauches von 5 bis 10 Prozent entspräche. Teilschritte zur Zielerreichung: Simulation der geforderten Materialeigenschaften und Umsetzung in das Beschichtungsmaterial. - Entwicklung und Bau eines Funktionsmusters und dessen Untersuchung.
Das Projekt "Vorhaben: TRABER-GPU - Transitionsberechnungen auf Grafikkarten" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Hamburg-Harburg, Institut für Fluiddynamik und Schiffstheorie M-8 durchgeführt. Das Projekt FLIPPER widmet sich der Analyse von Möglichkeiten, einen Teil der turbulenten Rumpfumströmung durch Oberflächenbeschichtung laminar zu halten. Ziel ist es, den reibungsinduzierten Strömungswiderstand des Unterwasserschiffes zu reduzieren. Das Teilvorhaben der TUHH befasst sich mit der nichtlinearen Analyse von transitionsbeeinflussenden Instabilitäten und deren Oberflächensignatur. In Vorbereitung auf diese Aufgabe wird ein bestehendes Strömungssimulationsverfahren gezielt weiterentwickelt. Der diesbezügliche Schwerpunkt liegt auf der Konzeption und Implementierung von Methoden, die sich zur Simulation der Entwicklung von Instabilitätsmoden in praxisnahen Konfigurationen eignen. Die Entwicklung dieser Moden bei hohen Reynolds-Zahlen ist äußerst komplex und an vielen Stellen noch unverstanden. Mit dem Simulationsverfahren soll es möglich sein die nichtlineare Transitionsdynamik zu analysieren und Anfachungsmechanismen zu beschreiben. Die Arbeiten an der TUHH sind maßgeblicher Bestandteil des AP 2 im Gesamtvorhaben. Ausgangspunkt der Entwicklungen ist das elbe-Verfahren, ein auf GPU's umsetzbares LES - Verfahren. Durch eine Verbesserung des Speichermanagements, die Implantierung eines dynamischen Feinstrukturmodells auf der Grundlage von Wirbelzähigkeitsmodellen, der Implementierung eines turbulenten Sponge-Layer-Modells sowie der Einführung von Transitionsstreifen in das elbe-Verfahren wird eine hocheffiziente Berechnungsmöglichkeit der Strömungssignaturen geschaffen.