Abteilung Fluidsysteme



Themen:

1. Diplom- / Masterarbeit: Messtechnische Untersuchungen zur Analyse eines Schallbeugungsmodells (Ankündigung)

Hintergrund:

Leiser Straßenverkehr ist ein Wunsch vieler Anwohner von Hauptverkehrsstraßen. Aber wie laut darf Straßenverkehrslärm eigentlich sein? Um die Lärmbelastung an Straßen systematisch bewerten und vergleichen zu können, ist seit dem Jahr 2005 eine flächendeckende Kartierung von Verkehrslärm in Großstädten Pflicht. Hierzu werden Schallausbreitungsmodelle verwendet, die die Schallausbreitung von der Straße zu beliebigen Beobachtern innerhalb einer bebauten Topologie simulieren können. Ausgehend von der stündlichen Verkehrsdichte und einer mittleren Verkehrsgeschwindigkeit wird für jede Häuserfassade der resultierende, zeitlich gemittelte Lärmpegel errechnet. Die Emissionen einzelner Fahrzeuge zu einem bestimmten Zeitpunkt werden hierbei nicht betrachtet. Abhängig vom Fahrzeugtyp, dem Beschleunigungszustand, der momentanen Geschwindigkeit und der Steigung der Straße können diese jedoch sehr stark variieren. Der sich ergebende Pegel-Zeit-Verlauf an der Häuserfassade kann dabei Charakteristika aufweisen, welche für die Anwohner stark störend sind. Offen ist hierbei die Frage, ob die bestehenden Schallausbreitungsmodelle eine Simulation von Pegel-Zeit-Verläufen überhaupt ermöglichen.
 
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Aufgabenstellung:

Die Europäische Richtlinie zur Bewertung von Verkehrslärm CNOSSOS-EU beinhaltet vereinfachte Schallstrahlenmodelle zur Beschreibung der Schallausbreitung in bebautem Gebiet. Hierzu gehört u.a. ein Umwegmodell, das die Schallbeugung um Häuserkanten abbilden soll. Dieses Modell berücksichtigt sowohl Einfach- und Mehrfachbeugungen sowie Freifeld-Dämpfungseffekte in der Nähe von Gebäudekanten. Um das Modell auf seine Tauglichkeit hinsichtlich der Pegel-Zeit-Prognose bewegter Schallquellen zu untersuchen, sollen in dieser Arbeit Referenzdaten erhoben werden. Hierzu soll im akustischen Labor des DLR Göttingen ein Versuchsstand konzipiert und aufgebaut werden, der es ermöglicht, den Schallpegelverlauf einer sich bewegenden Schallquelle zu erfassen. Mit Hilfe der erhobenen Messdaten wird anschließend ein Vergleich mit den bereits vorhandenen Simulationsdaten des CNOSSOS-EU Models vorgenommen.

Inhalt der Arbeit:

  • Konzeption eines Messaufbaus zur Untersuchung von Beugungseffekten an einer Häusergeometrie unter Berücksichtigung einer sich bewegenden Schallquelle
  • Durchführung der Messung
  • Analyse des Schallbeugungsmodells CNOSSOS-EU hinsichtlich seiner Eignung für die Simulation bewegter Schallquellen durch Vergleich mit den gemessenen Daten

Voraussetzung:

  • Studium der Physik oder Ingenieurwissenschaften
  • Grundkenntnisse der Akustik
  • Erste Erfahrung mit Matlab oder anderen Programmiersprachen

Ansprechpartner:

Roland Schuster
Tel.: 0551 / 709-2194
E-Mail: Link zum E-Mail Formular (Ansprechpartner auswählen und Titel nennen)

 

2. Diplom- / Masterarbeit: Analyse experimenteller Ergebnisse von Windkanalversuchen und Ableitung eines Bewertungsverfahrens zur Vorhersage aerodynamisch induzierter Lasten an Schienenfahrzeugen (Ankündigung)

Hintergrund:

Innerhalb der Entwicklung heutiger Schienenfahrzeuge gibt es eine Reihe von Zulassungsvoraussetzungen, welche seitens des Fahrzeugherstellers erbracht werden müssen. So unterliegt unter anderem die Seitenwindstabilität einer neu- oder weiterentwickelten Schienenfahrzeuggeometrie der Nachweispflicht auf Basis geltender Richtlinien. Die für einen Nachweis benötigten stationären aerodynamischen Lasten unter verschiedenen Seitenwindszenarien werden im Allgemeinen in Windkanalver-suchen an skalierten Modellen gemessen. Durch die langjährige Arbeit in diesem Forschungsbereich steht dem DLR eine breite Datenbasis an experimentellen Daten zur Verfügung.
 
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Versuchsaufbau für den Nachweis der Seitenwindstabilität eines Schienenfahrzeugs am Beispiel des ICE3 im Kryo-Windanal Köln
 
 

Aufgabenstellung:

Im Rahmen einer wissenschaftlichen Arbeit am DLR soll die bestehende Datenbank hinsichtlich geometrischer Formparameter analysiert werden. Dazu soll der bestehende Datensatz ausgewertet und die Ergebnisse der bisher untersuchten Schienenfahrzeuge gegenübergestellt werden. Anschließend gilt es, ein Bewertungsverfahren für die Vorhersage der aerodynamisch induzierten Lasten an zukünftigen Fahrzeuggeometrien zu entwickeln.
Zusätzlich zur Datenanalyse gehört zum Umfang dieser Arbeit die selbstständige Planung und Durchführung eines Windkanalversuchs im Bereich der Schienenfahrzeugaerodynamik. Dies erfolgt entweder im Rahmen eines DLR-Projektes oder einer Industriemesskampagne für einen unserer Auftraggeber.

Voraussetzung:

  • Gute Kenntnisse in Catia V5 oder einem anderen CAD-Tool erforderlich
  • Kenntnisse in Microsoft Access und Programmierkenntnisse in Visual Basic
  • Grundlagenkenntnisse im Bereich der Strömungsmechanik
  • Selbstständiges und zielorientiertes Arbeiten

Ansprechpartner:

Johannes Haff
Tel.: 0551 / 709-2140
E-Mail: Link zum E-Mail Formular (Ansprechpartner auswählen und Titel nennen)

 

3. Bachelor- / Masterarbeit: Experimentelle Untersuchung thermischer Konvektion mittels kombinierter Flüssigkristall-Thermometrie und Particle Image Velocimetry (Ankündigung)

Hintergrund:

Temperaturgradienten sind die treibende Kraft thermischer Konvektion. Aufgrund der Tendenz zu instationärem Verhalten solcher Strömungszustände ist die Kenntnis der instantanen Temperaturfelder wichtig, um die Strömungszustände vollständig erfassen und verstehen zu können. Mit klassischen Messsensoren lassen sich jedoch nur punktweise Messungen oder mittlere Geschwindigkeitsfelder bestimmen. Darüber hinaus ist die zeitgleiche Messung der instantanen Geschwindigkeits- und Temperaturfelder wünschenswert.
 
Bild zu FS-Diplomarbeit Konvektion
Ausgewertetes Temperatur- (Kontur) und Geschwindkeitsfeld (Vektoren) einer PIV-Messung
 

Aufgabenstellung:

Eine Möglichkeit, diese Aufgabe zu bewerkstelligen ist es, die Art und Weise, in der die Impfpartikel in einem Particle Image Velocimetry (PIV)-Aufbau das Licht streuen, auszunutzen, um die lokale Temperatur des die Impfpartikel umgebenden Fluids zu bestimmen. Dafür werden natürlich spezielle Impfpartikel benötigt, wie etwa Impfpartikel aus thermochromen Flüssigkristallen (TLC), die ihre Farbe reversibel mit der Temperatur ändern.
Bei dieser Arbeit soll es darum gehen, einen vorhandenen Versuchsaufbau geringfügig zu erweitern, um dann wissenschaftliche Untersuchungen an diesem durchzuführen. Dabei soll die Dynamik der Rollenstrukturen in der Zelle in Bezug auf den Wärmetransport und das Entstehen bzw. Zusammenbrechen von Strukturen, studiert werden. Darüber hinaus wird thermische Konvektion in unserer Abteilung auch numerisch untersucht, so dass auch ein Vergleich mit diesen Daten möglich sein wird.

Voraussetzung

  • Grundkenntnisse in Strömungsmechanik sowie computergestützter Datenauswertung
  • Erfahrung mit Strömungsmesstechnik wünschenswert
  • Freude am experimentellen Arbeiten

Ansprechpartner:

Daniel Schmeling
Tel.: 0551 / 709-2381
E-Mail: Link zum E-Mail Formular (Ansprechpartner auswählen und Titel nennen)

 


4. Master- / Diplomarbeit: Einfluss des Aspektverhältnisses einer quaderförmigen Kavität auf Strömungsstrukturen in thermischer Mischkonvektion (Ankündigung)

Hintergrund:

Thermische Konvektion in einer geschlossenen Kavität, die von unten beheizt und von oben gekühlt wird, ist seit mehr als einem Jahrhundert Gegenstand der Forschung. Insbesondere in Kombination mit erzwungener Konvektion stellen derartige Systeme Modelle für mannigfaltige technisch und naturwissenschaftlich relevante Strömungsfälle dar. Trotz der Fülle existierender Untersuchungen zu diesem Themenkomplex gibt es auch weiterhin vielfältige offene Fragestellungen. Im Rahmen dieser Arbeit soll der Einfluss der Geometrie auf die Strukturbildung in turbulenter Konvektion untersucht werden. Charakteristisch für solche Strömungszustände ist die Ausbildung großskaliger, miteinander wechselwirkender Rollenstrukturen. Ziel der Arbeit ist es, den Einfluss des Aspektverhältnisses eines quaderförmigen Konvektionsexperiments auf die groß- und kleinskaligen Strömungsstrukturen sowie ihr dynamisches Verhalten mittels lasergestützter Strömungsmessverfahren („Particle Image Velocimetry“ (PIV), „Laser Doppler Anemometry“ (LDA)) und Temperaturmessungen zu charakterisieren.

 

Bild zu FS-Diplomarbeit Konvektion
Kohärente Strömungsstrukturen in turbulenter Mischkonvektion,
bestimmt durch POD-Analyse einer Serie momentaner Geschwindigkeitsfelder
(Quelle: A. Westhoff, Doktorarbeit Universität Göttingen, 2012)

Aufgabenstellung:

Ein vorhandener Versuchsaufbau zur thermischen Konvektion soll erweitert werden, um an diesem mit Hilfe lasergestützter Messverfahren und Temperaturmessungen die sich ausbildenden Strömungsstrukturen sowie den Wärmetransport durch die Zelle zu untersuchen. Die gewonnenen Daten sollen anschließend mit Methoden der nichtlinearen Dynamik analysiert werden.

Voraussetzung:

  • Gute Kenntnisse in Strömungsmechanik
  • Experimentelles Geschick
  • Programmierkenntnisse
  • Erwünscht sind grundlegende Kenntnisse in optischer Messtechnik, nichtlinearer Dynamik und Signalverarbeitung/-analyse

Ansprechpartner:

Dr. rer. nat. Johannes Bosbach
Tel.: 0551 / 709-2455
E-Mail: Link zum E-Mail Formular (Ansprechpartner auswählen und Titel nennen)



DLR, Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V.
in der Helmholtz-Gemeinschaft
Institut für Aerodynamik und Strömungstechnik
Abteilung Fluidsysteme
Bunsenstraße 10
D-37073 Göttingen
 

 


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Texte zu diesem Artikel
Abteilung Fluidsysteme (AS-FLY) (http://www.dlr.de/as/desktopdefault.aspx/tabid-4702/7791_read-12145/usetemplate-print/)