Kompetenzen

Unsere Erfahrung deckt die folgenden Forschungs- und Entwicklungsgebiete ab:

  • Modellierung von Lichtbögen
  • Kopplung von Strömungsmechanik
  • Elektromagnetismus
  • Strahlungstransport
  • Reaktionen beschreiben

Als Team für angewandtes «Scientific Computing & Engineering» bieten wir viele verschiedene Dienstleitungen an. Wir unterstützen Sie gerne dabei Ihre Produkte hinsichtlich akustischer Eigenschaften mittels numerischen Simulationen zu analysieren und zu optimieren. Je nach Fragestellung arbeiten wir auch mit weiteren Teams vom Institut eng zusammen.

Anhand von Strömungssimulationen (CFD) können komplexe Prozesse und Vorgänge der Thermo- und Fluiddynamik analysiert, verstanden und visualisiert werden. Durch Strömungssimulationen können einzelne Komponenten, ganze Produkte oder Anlagen auf dem Computer optimiert werden, was die Anzahl aufwendiger und kostspieliger Versuche drastisch reduziert. Das IET verfügt über grosses Wissen und praktische Erfahrungen im Bereich CFD im industriellen Umfeld. Wir können Sie bei Ihren Simulationsvorhaben kompetent beraten und unterstützen. Es werden dazu hauptsächlich folgende CFD-Tools wie ANSYS (CFX und Fluent), COMSOL, STAR-CCM+ und OpenFOAM eingesetzt.

Bei der Konstruktion von neuen Produkten spielt auch die Auslegung hinsichtlich Lärmemissionen eine wichtige Rolle. Sei dies eine Windturbine, Haushaltsgeräte, Klimaanlagen oder grössere Komponenten wie Axialkompressoren für die Energieerzeugung (siehe Film).
Problemstellungen, wie durch Strömung induzierter Lärm verlangen einen hohen Auflösungsgrad der Turbulenzen. Dank genügend Rechenleistung auf unserem Cluster oder Cloud Computing können solche Themen jedoch effizient behandelt werden. Vibro-akustische Problemstellungen, sowie durch Strömung induzierte Vibro-Akustik können mit Simulationstools wie COMSOL, Star-CCM+ oder auch ANSYS Fluent modelliert werden.

Elektrische Lichtbögen sind das technische Gegenstück zu natürlichen Blitzen. Sie treten in vielen technischen Anwendungen und Geräten auf. Sie treten zum Beispiel in FI-Schutzschaltern auf, wenn Strom fliesst und gleichzeitig die Schaltkontakte geöffnet werden. In den meisten technischen Anwendungen treten Lichtbögen notwendigerweise auf, man will aber die unmittelbaren Auswirkungen auf die Umwelt beherrschen und die Sicherheit gewährleisten.

Simulationen für elektrische Lichtbögen benötigen eine gekoppelte Lösung der Gasdynamik, der elektromagnetischen Felder, Materialdaten bei extremen Druck- und Temperaturbedingungen, der Wärmestrahlung, der Thermodynamik beim Schmelzen der elektrischen Kontakte und Verdampfen des umgebenden Gehäuses, und weiterer Aspekte. Zudem muss die Festkörperbewegung im Berechnungsmodell berücksichtigt werden.

Unsere Forschungsgruppe beschäftigt sich mit thermischen Lichtbögen auf allen Spannungsebenen (Hoch-, Mittel- und Niederspannung) mit Wechselstrom (AC) und Gleichstrom (DC). Die angewendete Simulationstechnologie ist nicht beschränkt auf Lichtbögen, sondern kann auch in verwandten Fragestellungen eingesetzt werden, wie beispielsweise zur Mitigation des thermischen Durchgehens von Batteriezellen in Fahrzeugen mit elektrischem Antrieb. Wir sind auch interessiert an allgemeineren Problemen der multiphysikalischen Modellbildung und Fluid-Struktur-Interaktion, wie zum Beispiel der Modellierung von dünnen Gummilippen in einer Strömung.

Flyer Funkenhörner – elektrische Lichtbögen in Simulation und Experiment