Performance und Sicherheit für die Energie- und Umwelttechnik
In der dynamischen Welt der Energie- und Umwelttechnik sind Innovation, Effizienz und Zuverlässigkeit entscheidend für den Erfolg. Die Entwicklung und der Betrieb leistungsfähiger und sicherer Anlagen erfordern ein tiefes Verständnis komplexer physikalischer Vorgänge. Hier setzen Simulation und Messtechnik an: Sie ermöglichen präzise Vorhersagen des Systemverhaltens unter realen Bedingungen und validieren diese durch gezielte Messungen. Wir sind Ihr Partner für anspruchsvolle Simulations- und Messaufgaben in diesem Sektor. Wir helfen Ihnen, Entwicklungszeiten zu verkürzen, die Performance Ihrer Produkte und Anlagen zu optimieren und deren Sicherheit und Langlebigkeit zu gewährleisten.
Mechanische Belastbarkeit & Lebensdauer
Kritische Komponenten wie Turbinenschaufeln, Druckbehälter, Rohrleitungen oder Tragstrukturen sind oft extremen statischen und dynamischen Lasten ausgesetzt – durch Wind, Wellen, Erdbeben, Druckzyklen oder thermische Gradienten. Es ist eine zentrale Aufgabe, deren strukturelle Integrität unter diesen komplexen Belastungen sicherzustellen und gleichzeitig ihre Ermüdungslebensdauer präzise vorherzusagen, um unerwartete Ausfälle, Sicherheitsrisiken und kostspielige Stillstandszeiten zu vermeiden, oft im Spannungsfeld zwischen Robustheit und Leichtbau.
Thermische & Strömungstechnische Performance
Die Maximierung der Energieeffizienz und die Minimierung von Emissionen erfordern die detaillierte Optimierung von Wärmeübertragungsprozessen und Strömungsverhalten. Ineffizienzen durch hohe Druckverluste, Strömungsablösungen, ungleichmäßige Temperaturverteilungen (Hot Spots) oder Fouling in Wärmetauschern, Brennkammern, Kühlkreisläufen oder Filtersystemen müssen identifiziert und minimiert werden, um Brennstoff zu sparen, die Leistung zu steigern und die Materialbeanspruchung zu kontrollieren.
Gekoppelte Phänomene & Multiphysik
Viele Systeme in der Energie- und Umwelttechnik weisen komplexe Wechselwirkungen zwischen verschiedenen physikalischen Domänen auf (z.B. Thermo-Mechanik, Fluid-Struktur-Interaktion, Elektro-Thermomechanik). Diese Kopplungen adäquat zu verstehen und vorherzusagen, stellt eine erhebliche Herausforderung dar, da isolierte Analysen oft zu fehlerhaften oder unvollständigen Ergebnissen führen und kritische Interaktionen übersehen werden können.
Schwingungen & Akustik
Rotierende Maschinen (Generatoren, Pumpen, Turbinen), strömungsführende Systeme und große Strukturen können unerwünschte Vibrationen anregen, die zu Materialermüdung, Lärmbelästigung, Komforteinbußen oder Fehlfunktionen führen können. Gleichzeitig müssen Lärmemissionen von Anlagen (z.B. Windkraftanlagen, Kraftwerke, Lüfter) analysiert und reduziert werden, um gesetzliche Grenzwerte einzuhalten und die Akzeptanz in der Umgebung zu sichern
Auszug aus abgeschlossenen Projekten in der Energietechnik
Aus Gründen der Vertraulichkeit werden keine spezifischen Kunden genannt und Titel angepasst.
Akustische Untersuchung von Lüftern
Ausgangssituation
Ein Hersteller von Haushaltsgeräten wollte die Geräuschemissionen eines Lüfters im laufenden Betrieb bewerten und optimieren. Der Fokus lag auf der Reduktion störender Frequenzanteile sowie der Verbesserung der wahrgenommenen Klangqualität im Nahbereich des Geräts.
Tools & Umsetzung
- Durchführung von Schallpegel- und Spektralanalysen unter verschiedenen Betriebszuständen
- Identifikation von Tonhaltigkeiten und Resonanzen
- Korrelation der Messdaten mit CFD- und FEM-Simulationen (strömungsinduzierter Schall + Strukturschwingungen)
- Ableitung konstruktiver Maßnahmen wie Versteifung, Entkopplung und Anpassung des Laufraddesigns
Ergebnis & Mehrwert für den Kunden
- Verbesserung des akustischen Eindrucks bei gleichbleibender Leistung
- Qualitative Aufwertung des Produkts für Endkunden
- Technische Grundlage für zukünftige Designentscheidungen
Ermüdungssimulation an tragenden Bauteilen einer Wärmepumpe
Ausgangssituation
Im Rahmen der Weiterentwicklung einer kompakten Wärmepumpe sollte die Lebensdauer kritischer Strukturbauteile überprüft werden, die zyklischen Lasten aus Kältekreis, Vibrationen und Wärmedehnung ausgesetzt sind. Ziel war es, potenzielle Schwachstellen frühzeitig zu erkennen und das Design für 15+ Jahre Betriebsdauer abzusichern.
Tools & Umsetzung
- Aufbau eines 3D-FEM-Modells des Gehäuses und der Befestigungsstruktur
- Kombination thermischer und mechanischer Lastfälle
- Zeitabhängige Spannungsverläufe zur Abschätzung der Schädigung
- Variantenvergleich mit modifizierten Geometrien und alternativen Werkstoffen
- Ableitung einer technischen Empfehlung für die Serienauslegung
Ergebnis & Mehrwert für den Kunden
- Identifikation eines kritischen Übergangsbereichs mit hoher Lastspielhäufigkeit
- Optimierte Geometrie mit +60 % Lebensdauererhöhung bei gleichbleibendem Bauraum
- Nachvollziehbare Dokumentation für CE-relevante Festigkeitsnachweise
- Einsparung von aufwändigen Langzeitprüfungen durch virtuelle Vorabsicherung