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UNITITEL | 20 UNI I 03 I 2013 Flugzeugkabine ist, die an der RWTH Aachen untersucht wurde. „Damit ist der Weg zur industriellen Anwendung gewiesen“, zeigt sich Professor Claus Wagner erfreut, der bis zur Übernahme des Ilmenauer Fachgebietes Abteilungsleiter im DLR-Institut für Aerodynamik und Strömungstechnik war. Die langfristige Vision geht allerdings noch mehrere Schritte weiter: Künftig könnten Bonsai-Kabinen in dutzenden Varianten mittels 3D-Drucker ausgedruckt, mit miniaturisierten Personenmodellen - sogenannten Dummies - ausgestattet und mit Temperaturfühlern versehen werden. „Dann“, so Professor Wagner, „könnte das Experiment eine räumliche Behaglichkeitsverteilung liefern und die Optimierung von Lüftungssystemen revolutionieren - nicht nur im Flugzeuge, sondern auch in Zügen, Bussen und PKW.“ Die Energietechnik ist ein Schwerpunkt des Instituts für Thermo- und Fluiddynamik. Ein ganz neues Forschungsfeld sind Strom-Wärme-Strom-Energiespeicher (Abbildung), die im Gegensatz zu Pumpspeicherwerken an jedem beliebigen Ort der Welt aufgebaut werden können. Die neu errichtete Sporthalle des Sportgymnasiums Oberhof ist ein Beispiel für zahlreiche Gebäude, deren solarthermische Anlagen am ITFD entworfen wurden. Hier wurden zur Trinkwassererwärmung und Heizungsunterstüzung Solarkollektoren in die Fassade integriert. Flugzeugkabinen im Bonsai-Format - Forschung für unser Wohlbefinden Die Flugzeugkabine indes ist ein Beispiel für die Praxisrelevanz der Ilmenauer Turbulenzforschung. Noch immer kommt es häufig vor, dass es in den vorderen Reihen der Flugzeugkabine zu warm ist, während die Passagiere auf den hinteren Reihen frieren. Denn die Strömung im Flugzeug, also die Innenströmung, ist weitaus schwieriger zu beherrschen als die Strömung um das Flugzeug herum, also die Außenströmung. Während man die Außenströmung an einem stark verkleinerten Modell im Windkanal studieren kann, gab es bislang keine Methode, auch die Innenströmung maßstabsgetreu im Miniaturformat, einer so genannten Bonsai-Kabine, nachzubilden. Derzeit müssen Flugzeughersteller ihre Kabinen im Originalmaßstab als so genannte Mockups aufbauen und können auf Grund der hohen Kosten nur eine geringe Variantenvielfalt untersuchen. Im Rahmen eines DFG-Verbundprojekts und zugleich seines Promotionsstudiums hat der Ilmenauer Nachwuchswissenschaftler Dr. Max Körner in Kooperation mit dem Institut für Aerodynamik und Strömungstechnik des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt Göttingen eine Technik entwickelt, die es künftig ermöglichen wird, Flugzeugkabinen gleichmäßig zu klimatisieren. Statt Miniaturexperimente mit „normaler“ Luft durchzuführen, hat Max Körner das SCALEX-Experiment aufgebaut. Dabei wird das zehnfach verkleinerte Modell einer Flugzeugkabine in einen Druckbehälter geschoben. Dieser ist mit dem Gas Schwefelhexafluorid SF6 gefüllt und wird auf fünffachen Atmosphärendruck, der die Atmosphäre in realer Flughöhe simuliert, aufgepumpt. Der Ilmenauer Forscher konnte damit erstmalig nachweisen, dass die räumliche Verteilung von Strömungsgeschwindigkeit und Temperatur in der Bonsai-Kabine identisch zu der Original- Dank Ilmenauer Forschung können Flugzeugkabinen künftig gleichmäßig klimatisiert werden. Das Prinzip erforschten die Wissenschaftler im SCALEX-Experiment, bei dem die Kabinenmaße auf das so genannte Bonsai- Format skaliert wurden. Foto: ©iStockphoto.com/sieto


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