Simulation: Schwingungsausbreitung in Fermentationstanks

Quellen und Ausbreitung von Schwingungen in Anlagen (Schema)

Hintergrund: In fermentierten Milchprodukten wie Joghurt wirken sich verschiedene technologische Parameter auf die Bildung von kolloidalen Partikeln aus. Solche Partikel sind unerwünscht, da sie vom Verbraucher als unangenehm im Mund wahrgenommen werden und das Aussehen des Produktes negativ beeinflussen. In Unternehmen wird bei ansonsten konstanten Prozessbedingungen in manchen Chargen eine vermehrte Partikelbildung festgestellt, welche durch bisherige Erkenntnisse nicht erklärt werden kann. Durch die kontinuierliche Produktion in großen Fermentationsbehältern kommt es zum Eintrag von Schwingungen in die Fermentationstanks. Diese gehen von Rührwerken, Pumpen und anderen Apparaten in der Anlage aus. Ziel des Forschungsprojektes am iPAT ist es deswegen, den Einfluss von Schwingungen hinsichtlich der Textur des Produktes, speziell der Partikelbildung, während der Milchfermentation zu untersuchen.

Aufgabenstellung: Hierzu soll mit Hilfe von FEM-Simulationen eine Modalanalyse von Fermentationstanks durchgeführt und die Ausbreitung von strukturmechanischen und akustischen Schwingungen in diesen berechnet werden. Zur Durchführung der Simulationen wird Ansys 17.1 mit einem Add-on herangezogen, mit dem Fluid-Struktur-Interaktionen (FSI) berechnet werden können. Zunächst soll ein einfaches Modell erstellt werden, um die FSI abzubilden. Dieses Modell wird anschließend schrittweise auf reale Systeme übertragen. Zur Validierung der Simulationsergebnisse stehen Messdaten zur Verfügung.

Ziel der Arbeit ist es, eine Grundlage für die rechnerische Abbildung des akustischen und mechanischen Verhaltens von Fermentationsbehältern zu legen.

Schwingungsausbreitung in einem Fermentationstank

Schwingungsausbreitung in einem Fermentationstank

Ablauf:

  • Einarbeitung in Ansys
  • Erstellen eines Modells für die FSI an Fermentationstanks
  • Übertragen des Modells auf größere Strukturen
  • Vergleich von Simulation und realen Messungen

Anforderungen:

  • N/A

Beginn: ab sofort

Betreuer:

Dipl.-Ing. Philipp Temme

  • Tätigkeit: Wiss. Mitarbeiter
  • Adresse:
    Raum 1.574
  • Telefonnummer: +49 9131 85-29462
  • E-Mail: tm@ipat.fau.de