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Forschung

Automatische Optimierung

 
Strömung und mechanische Belastung an einem Schieberventil

Strömung und mechanische Belastung an einem Schieberventil

Von der zunehmenden industriellen Automatisierung im Rahmen der Industrie 4.0 sind nicht ausschließlich die Logistik- und Produktionsprozesse betroffen. Immer mehr wird auch der Fokus auf die Produktentwicklung gelegt. In diesem Zusammhang fällt ein besonderes Augenmerk auf automatisierte Optimierungsalgorithmen. Diese Algorithmen ermöglichen die Formoptimerung von umströmten und durchströmten Bauteilen in Bezug auf strömungsmechanische und mechanische Zielparameter. So kann z.B. der Auftrieb von Tragflügeln maximiert werden unter Verringerung des Strömungswiderstandes. In Innenströmungen ist das Ziel zumeist eine Minimierung des Druckverlusten und die Minimierung von mechanischen Belastungen.

Im Rahmen dieses Themenfeldes werden am iPAT verschiedene Ansatze verfolgt. Zum einen der klassische Nelder-Mead Algorithmus, der erfolgreich zur Wirkungsgradsteigerung von Axialventilatoren eingesetzt werden kann. Ein Nachteil dieses Verfahrens ist das lineare Ansteigen des Rechenaufwandes mit der Anzahl der Geometrieparameter. Dieser Aufwand kann unter Einsatz von Adjungiertenverfahren drastische reduziert werden. Diese Verfahren benötigen lediglich die Strömungslösung als auch eine Adjungiertenlösung um die Sensitivitäten bzgl. aller Geometrieparameter zu bestimmen. Zum Einsatz kommt hierbei der Open-Source Strömungscode SU2. So können Komponenten der Fluidsystemtechnik wie z.B. Ventile und Pumpen in Bezug auf Lebensdauer und Energieeffizenz optimiert werden.

Forschungsprojekte

  • Adjungierte Optimierungsmethoden in der Fluidsystemtechnik
    In der Produktentwicklung für Wärmeübertrager sowie für hydraulische Produkte steigt der Stellenwert an effizienten Simulationsmethoden, mit welchen in kurzen Entwicklungszeiten kundenangepasste hydraulische und thermische Produkte…
  • Automatische Optimierung von Turbomaschinen
    Die Optimierung von Turbomaschinen wird seit Jahrzehnten unter dem Gesichtspunkt unterschiedlicher Zielgrößen vorangetrieben. Während früher die experimentelle Optimierung, die einzige Möglichkeit war, gewinnt die numerische…
  • Auslegung von Diagonal- und Radiallaufrädern
    Das Inhouse-Auslegungstool „Diara“ am Lehrstuhl für Prozessmaschinen und Anlagentechnik, das auf dem Auslegungstool „ImpellerDesign“ (R. Pauer) beruht, ermöglicht die gezielte Auslegung von Radial- und Diagonallaufrädern.…
  • Programm zur Auslegung von Axialventilatoren
    Am Lehrstuhl für Prozessmaschinen und Anlagentechnik wurde eine Methodik zur Auslegung von Axialventilatoren entwickelt. Der Fokus dabei liegt in der Auslegung von Niederdruck-Axialventilatoren. Die Hauptmerkmale…