Ähnlichkeitstheorie – Kosten bei Entwicklung & Optimierung minimieren


Ähnlichkeitstheorie und Modellübertragung – Tools für die Praxis!

Die Ähnlichkeitstheorie und Modellübertragung sind wissenschaftlich fundierte und effiziente Tools. Die Modellübertragung ist auch unter den Begriffen ‚Scale-up‘ beziehungsweise ‚Scale-down‘ bekannt.

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

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

Bekannte Beispiele für die Ähnlichkeitstheorie.

Häufig liegen komplizierte Wechselwirkungen vor oder Hauptausführungen sind besonders groß beziehungsweise sehr klein. Dann bietet sich die Ähnlichkeitstheorie an. Ebenfalls dann, wenn aufgrund geometrischer oder strömungstechnischer Gegebenheiten relevante Messdaten nicht ermittelt werden können.

Mit der Ähnlichkeitstheorie Schiffsrümpfe optimieren. Gängige Praxis!Die Ähnlichkeitstheorie als Instrument zur Optimierung von Tragflächenströmungen

  • 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 spielt die Ähnlichkeitstheorie eine wichtige Rolle. Die meisten Zerstäubungsprozesse verlaufen turbulent und stochastisch, also zufallsgesteuert. Eine exakte numerische Vorausberechnung ist meistens nicht möglich. Besonders nicht für Tropfengrößenverteilungen. 

Ähnlichkeitstheorie und CFD – Kein Widerspruch!

Die Ähnlichkeitstheorie und die numerische Strömungssimulation, auch CFD genannt, stehen nach unserem Verständnis nicht im Widerspruch zueinander. Ganz im Gegenteil!

Beide Methoden ergänzen sich hervorragend, um rasch und kostengünstig effiziente Prozessoptimierungen zu realisieren!

Ergebnisse aus CFD-Berechnungen müssen generell durch experimentelle Untersuchungen verifiziert, also überprüft, werden müssen. Auch hier bietet sich 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 der Ähnlichkeitstheorie und somit des Scale-Up beziehunsgweise Scale-Down richtig einzusetzen.

Experimente kostengünstig und effizient gestalten!
Laborversuche können durch die Ähnlichkeitstheorie effizient und kostengünstig konzipiert werden

Gelegentlich sind für eine Produktion oder eine Verfahrenstechnik sehr große Volumenströme an Flüssigkeit zu handhaben. Flüssigkeiten können besonders teuer, toxisch oder explosibel sein.  

Bei experimentellen Untersuchungen im Labor bereitet dieses dann große Probleme. Entweder stehen erforderliche Pumpen oder Kompressoren nicht zur Verfügung, Sicherheitsvorschriften stehen Versuchen entgegen oder aber die Messtechnik stößt an ihre Grenzen.

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.

Erfahren Sie mehr über die Ähnlichkeitstheorie bei Wikipedia

Eine umfassende wissenschaftliche und empfehlenswerte Darstellung zur Ähnlichkeitstheorie finden Sie bei Wikipedia. Dort können Sie bei Bedarf auch unsere Publikation „Dimensionsanalytische Methoden zur Optimierung zerstäubungstechnischer Prozesse in der Verfahrenstechnik“ als PDF herunterladen.

Unsere Experten beantworten Ihre Fragen zu Ultraschallverneblern

Daher besprechen Sie bitte unbedingt Ihre konkrete Aufgabenstellung mit unseren Experten.

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

Nutzen Sie einfach unsere Hotline +49 251 2 87 99 53-0.