Die in den vergangenen Jahren in den Bereichen Mehrphasensysteme, Strukturdynamik und Motorentechnik erarbeitete Kompetenz wird im Forschungsschwerpunkt „Fluids & Mechanics“ gebündelt. Die besondere Stärke des MCI besteht hierbei im fächer- und methodenübergreifenden Ansatz wie beispielsweise der experimentellen Verifikationsmöglichkeit von Simulationsergebnissen oder dem regelungstechnischen Eingriff in mechanische Systeme. Im Vordergrund steht dabei immer die für die jeweilige Herausforderung geeignetste Lösung unter Berücksichtigung der erforderlichen Rahmenbedingungen.
Im Bereich Partikel- und Separationstechnologie werden die Kenntnisse aus der Fluidanalyse eingesetzt um beispielsweise Partikelabscheider zu optimieren bzw. für spezielle Anforderungen zu konzipieren. Ein Fokus des Forschungsbereichs liegt dabei in der Partikelabscheidung mittels Zentrifugalabscheider, im speziellen mit Gegenstrom- und Gleichstromzyklonen. Die letztgenannte Bauform von Zyklonen bietet aufgrund der kompakten Bauweise viele Vorteile und wird deshalb in einigen technischen Anwendungen zur Gas-Partikel-Trennung eingesetzt (z.B. Ansaugluftvorreinigung KFZ, FCC-Anlagen, Abgasreinigungssysteme, etc.). Die Untersuchung mittels modernster experimenteller und numerischer Verfahren wie z.B. lasergestützter Strömungsmesstechnik, Online Partikelcharakterisierung sowie präzisen Herstellverfahren u. a. mittels Rapid Prototyping ermöglichen die Untersuchung von unterschiedlichsten Anwendungen im Detail.
Die stoffwandelnde Industrie steht, wie viele andere Industriebereiche auch, vor großen Herausforderungen in der Optimierung von Prozessen und Apparaten. Experimentelles Know-How in Methodik und Prototypenbau ermöglichen detaillierte Parameteroptimierungen für die Weiterentwicklung eines Apparatedesigns. Forschungsbereiche sind beispielsweise die Partikelseparation, die Schüttguttechnik oder die Emissionsreduktion von partikulären Stoffen. Neben der technischen Bewertung, auch im Kontext einer sinnvollen Verkettung der verfahrenstechnischen Grundoperationen in der Anlage, finden hier zudem wirtschaftliche Betrachtungen (z. B. Nutzwertanalyse, LCA, …) ihre Anwendung.
Die Simulationstechnik bildet einen Kernbereich der Ausbildung in mehreren MCI-Studiengängen und hat sich als eigenständiger und interdisziplinärer Forschungsbereich etabliert. Zudem ist im modernen Forschungsprozess die Modellierung, Simulation und Visualisierung unter zu Hilfenahme von sehr leistungsfähigen Rechnersystemen schon lange nicht mehr wegzudenken. Von klassischem Data Engineering, also dem Sammeln, Aufbereiten und Validieren von Daten, über komplexe mechanische (FEM, MKS), strömungsmechanische (CFD, LB), akustische, elektromagnetische und regelungstechnische Simulationen bis hin zum Digitalen Zwilling können ingenieurwissenschaftliche Fragestellungen untersucht und bearbeitet werden.
Durch die Vielzahl der sich bewegenden Bauteile und Komponenten in der maschinenbaulichen Praxis kommt der Strukturdynamik eine große Bedeutung zu. In den meisten Fällen kommt es zu Schwingungen, welche sowohl in Bezug auf Betriebs- oder Dauerfestigkeit als auch für die Maschinenakustik relevant sind. Der Forschungsbereich führt sowohl experimentelle als auch numerische Untersuchungen durch. Neben schwingungstechnischen Messungen in einem eigens eingerichteten Labor werden auch Feldmessungen durchgeführt. Die Ergebnisse daraus dienen zur Validierung der numerischen Rechenmodelle wie auch zur Festlegung unbekannter Rechenparameter. Auf Basis dieser Modelle werden in weiterer Folge strukturdynamische Optimierungen durchgeführt.
Vor dem Hintergrund, dass Verbrennungsmotoren das Rückgrat aktueller Mobilitätslösungen darstellen und zudem eine bedeutende Rolle bei der Energieversorgung spielen, beschäftigt sich der Forschungsbereich Motorentechnik & Emissionen speziell mit Fragestellungen zu den Themen alternative Kraftstoffe, innermotorische Verbrennung und Technologien zur Verringerung von Emissionen.
Bei Fragen zum Forschungsschwerpunkt kontaktieren Sie uns unter: fluidsmechanics@mci.edu
