Navigation

Numerische Untersuchungen zur Berechnung der Festigkeit aller sicherheitskritischen Elemente im Hochdruckbereich eines Ventils

2D-Skizze eines Rückschlagventils

Motivation:

Gasförmiger Wasserstoff wird i.d.R. unter sehr hohem Druck (350/700 bar) gespeichert. Essentiell und unabdinglich für eine derartige gasförmige Hochdruckspeicherung ist eine zuverlässige Ventiltechnik, um ein nach außen dichtes und somit sicheres Gasmanagement in Bezug auf die Entzündbarkeit und Explosionsgefahr im Fahrzeug zu gewährleisten. Ein Rückschlagventil ist ein Ventil, das die Durchströmung des Mediums in lediglich eine Richtung zulässt und andernfalls gegen den rückfließenden Medienstrom verschließt. Das Medium ist durch ein Fluid oder Gas (gasförmig oder flüssig) gegeben. In federbelasteten Rückschlagventilen befindet sich ein Absperrkegel als Schließelement, der das Ventil öffnet, wenn der Druck des Medienstroms in die vorgesehene Richtung einsetzt und dessen Druck größer ist als die Schließkraft einer Feder. Diese Feder schließt den Absperrkegel, wenn der Mediendruck unter den Schließdruck der Feder fällt bzw. wenn das Medium in die entgegengesetzte Richtung fließt. Solche Ventile sollen nun weiter optimiert werden, um die Nutzung von Wasserstoff als Kraftstoff besser und sicherer zu gestalten.

Aufgabenstellung:

  • Recherche nach Sicherheitsfaktoren
  • Durchführung CAD Anpassung und Finiten-Elemente-Methode (FEM) (& evtl. CFD) Simulationen
  • Durchführung der Auto-Optimierung zwischen FEM, CFD, und CAD
  • Anpassung der Berechnungen bzw. Behebung von Simulationsfehlern ggbfs. Adaption der Konstruktion
  • Auswertung der Simulationsergebnisse, Plausibilitätsprüfung, und Auswahl der besten Designs
  • Schriftliche Dokumentation der Arbeit und Abschlussvortrag

Wünschenswerte Anforderungen:

  • Hohes Maß an Eigeninitiative und Präzision
  • Grundkenntnisse in Simulation mit ANSYS (FEM & CFD)

Beginn: ab Mai 2019

Sprache: English oder Deutsch

Betreuer:

Ehsan Emamjomeh, M. Sc.

  • Tätigkeit: Wiss. Mitarbeiter
  • Adresse:
    Raum 1.622
  • Telefonnummer: +49 9131 85-29458
  • E-Mail: em@ipat.fau.de