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Ähnlichkeitstheorie – Zeit und Kosten bei der Optimierung sparen


Ähnlichkeitstheorie und Modellübertragung sind Tools für die Praxis!

Die Ähnlichkeitstheorie und Modellübertragung stellen wissenschaftlich fundierte und sehr nützliche Tools dar.  Die Modellübertragung ist auch unter den Begriffen ‚Scale-up‘ beziehungsweise ‚Scale-down‘ bekannt.

Sie kommen häufig in der Strömungsmechanik und Wärmeübertragung zum Einsatz. Jedoch beschränkt sich Ihre Anwendung keinesfalls nur auf diese Gebiete.

In einer Vielzahl verfahrenstechnischer Untersuchungen und Optimierungen bieten sich diese Methoden an. So können kostengünstig und rasch Ergebnisse aus Modellversuchen auf Hauptausführungen übertragen werden.

Bekannte Beispiele zur Ähnlichkeitstheorie.

In der technischen Entwicklung und Optimierung wird die Ähnlichkeitstheorie häufig verwendet. Sie bietet sich immer dann besonders an, wenn komplizierte Strömungen zu untersuchen sind.

Die Ähnlichkeitstheorie und Modellübertragung wird häufig genutzt, um Schiffsrümpfe zu optimieren.

  • Zu den bekanntesten Beispielen zählen Optimierungen an Schiffsrümpfen und Tragflächen von Flugzeugen. Hierzu werden Modelle, welche den Gesetzmäßigkeiten der Ähnlichkeitstheorie folgen, in Wind- beziehungsweise Wasserkanälen untersucht und vermessen.
  • Das sogenannte Scale-up wird genutzt, um Mischprozesse in Rührkesseln zu optimieren und den gegebenen Anforderungen anzupassen. Ebenso kommen diese Methoden zum Einsatz, wenn chemische oder thermische Vorgänge näher untersucht werden müssen. 
  • In der gesamten Düsentechnik spielen ähnlichkeitstheoretische Betrachtungen eine wichtige Rolle. Die meisten Zerstäubungsprozesse verlaufen turbulent und stochastisch, also zufallsgesteuert. Eine exakte Vorausberechnung ist meistens nicht möglich. 

Ähnlichkeitstheorie und CFD – Kein Ersatz sondern Ergänzung!

Die Ähnlichkeitstheorie und die numerische Strömungssimulation, auch CFD genannt, stehen nach unserem Verständnis nicht in Konkurrenz zueinander. Ganz im Gegenteil! Beide Methoden können sich hervorragend ergänzen, um rasch und kostengünstig effiziente Prozessoptimierungen zu realisieren.

Ergebnisse aus CFD-Berechnungen müssen durch experimentelle Untersuchungen verifiziert, also überprüft, werden müssen. Auch hier bietet sich natürlich die Ähnlichkeitstheorie zur Zeit- und Kostenersparnis an.

Der enorme Vorteil besteht in diesem Zusammenhang unter anderem auch darin, dass nicht alle Teilprozesse durch CFD-Berechnungen detailliert betrachtet werden müssen. Vielmehr kann ein Kontrollraum gewählt werden, welcher bei einem Minimum an Aufwand ein Maximum an Ergebnissen und Überprüfungen liefert!

Es ist allerdings ein fundiertes Verständnis und Wissen erforderlich, um die Methoden des Scale-Up beziehunsgweise Scale-Down richtig einzusetzen.

Experimente kostengünstig mit der Ähnlichkeitstheorie gestalten!

Gelegentlich sind für eine Produktion oder eine Verfahrenstechnik sehr große Volumenströme an Flüssigkeit zu handhaben beziehungsweise zu zerstäuben.

Im Rahmen experimenteller Untersuchungen im Labor bereitet dieses dann große Probleme. Entweder stehen erforderliche Pumpen oder Kompressoren nicht zur Verfügung oder aber die Messtechnik stößt an ihre Grenzen.

Manchmal sind die Original-Flüssigkeiten oder Gase sind besonders kostspielig, toxisch oder explosibel. Dann lassen sich Versuchs- und Pilotanlagen nur mit enorm großen Aufwand realisieren.

In diesen Fällen konzipieren wir für Sie unter Berücksichtigung der Ähnlichkeitstheorie und der Modellübertragung Experimente und Versuchsreihen. Diese lassen sich dann mit einem Bruchteil am ursprünglichen Aufwand durchführen.

Und zwei weitere Vorteile!

Problematische Flüssigkeiten können fast immer durch Modellfluide ersetzt werden. Hinzu kommt, dass unter Anwendung der Ähnlichkeitstheorie umfassende Kennfelder und Berechnungsvorschriften erstellt werden können!

Das Thema ist sehr anspruchsvoll. Und es bedarf einer gewissen wissenschaftlichen und praktischen Erfahrung. Nur so können Fehler vermieden und das Potenzial ausgeschöpft werden.

Wir beantworten Ihre Fragen zur Dichte von Fluiden!

Daher besprechen Sie bitte Ihre konkrete Aufgabenstellung mit unseren Experten.

Selbstverständlich nicht nur für den Bereich der Zerstäubungstechnik, sondern für die gesamte Strömungsmechanik!

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