Labor für numerische Strömungssimulation (CFD)

CFD Labor (Bild: TGA Institut)

Die numerische Simulation von Strömungen und Wärmetransport ist ein wichtiger Schlüssel zum Verständnis komplexer Strömungsvorgänge. Das Labor versteht sich als Plattform für die grenzübeschreitende Anwendung dieser Methodik in den Fachgebieten Gebäudetechnik, Maschinenbau, Energie, Verfahrenstechnik und Brandschutz.

Lehre - Inhalte CFD in den Masterstudiengängen und Learning Outcome

Was:

  • Welche Schritte sind bei der Durchführung eines erfolgreichen CFD-Projekts erforderlich?

Wie:

  • In dem Modul werden wir die Schritte von der ursprünglichen Planungsphase bis zur Analyse der Ergebnisse erarbeiten.

Warum:

  • Studierende können komplexe Strömungs- und Wärmeübertragungsvorgänge numerisch abbilden und beurteilen.

Inhalte der CFD Vorlesung im Detail:

  •  Transportgleichungen (Navier Stokes Equations)
  •  Diskretisierungverfahren
  •  Lösungsmethoden
  •  Gitter und Netze
  •  Turbulenzmodellierung
  •  Wärmeübertragung und Wärmestrahlung

Forschung

Die nachstehend genannten Beispiele durchgeführter typischer Projekte sollen einen Eindruck über den dabei gebildeten Erfahrungshorizont geben:

  • Raumluftströmungen in Konzertsälen, Flughafen Messe- und Industriehallen (thermische Behaglichkeit - Zugluft - Lüftungseffizienz)
  • Strahlausbreitung von Luftauslässen, Gasentspannung zur Inertisierung
  • Induktionslüftungen
  • Fassadenlüftung / Natürliche Lüftung
  • Flächenkühl- und Heizsysteme (Leistung – Raumtemperatursysteme)
  • Strömungen in Partikelabescheidern und Filtern
  • Strömungen in Pumpen- und Ventilatoren
  • Ausbreitung von Rauchgas in Gebäuden
  • Strömungs- und Termparaturverteilungen in Solarkollektoren
  • Be- und Entladeverhalten von Wärmespeichern (Wasser, Kies, PCM)
  • Strömungen mit Kavitation in Hydraulikventilen
  • Blasenverhalten in senkrechten Kanälen (Taylor-Blasen)
  • Spülverhalten von Flüssigkeiten in Mikrokanälen
  • Strömungsverhalten in Produktionsprozessen
  • Windlasten und Windkomfort
     

Ausstattung

An der TH Köln werden CFD Simulationen mit Lehr- und Forschungslizenzen von ANSYS Fluent durchgeführt. Speziell für den Bereich der Gebäudesimulation setzen wir das Programm BIM HVAC Tool ein. Für komplexe Simulationen stehen uns ein Rechencluster mit 64 CPU Kernen und 256 GB RAM zur Verfügung.

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