Institut für Thermo- und Fluid-Engineering (ITFE)

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Die Kompetenzen des Institut für Thermo- und Fluid-Engineering liegen im Thermal Systems Engineering/Thermische Energie inkl. Verbrennung und Gasturbinenprozesse sowie in der automatisierten Simulation und Optimierung von Herstellungsprozessen mit den Spezialgebieten Wasserstrahl- und Zerstäubungstechnologie.

Das Institut für Thermo- und Fluid-Engineering arbeitet als kompetentes und innovatives Team mit viel Industrie- und Management-Erfahrung zusammen in der Lehre und Forschung. Das erklärte Ziel unseres Instituts ist es, Synergien durch gemeinsame Kompetenzen mit unseren Partnern zu nutzen und zu schaffen.

Forschungsschwerpunkt / Know-how

Kompetenzen

Fluidengineering

Beurteilung von Strömung von Flüssigkeiten und Gasen, indem Kraftwirkungen, Drücke und Geschwindigkeiten bestimmt werden.

Thermoengineering

Wir führen experimentelle oder rechnerische Arbeiten durch, die sich mit Verbrennung, Wärmetransport, Speicherung oder thermodynamischen Prozessen beschäftigen.

Simulationsmethoden

Die Simulationen umfassen unter anderem komplexe Materialmodelle, Mehrphasenströmungen sowie reagierende Strömungen. Der Einsatz vielfältiger Simulationstools (ABAQUS, CFX, COMSOL, Flow-3D, usw.) wird begleitet durch experimentelle Validierung der Mess- und Stoffgrössen mittels entsprechender Cluster-Infrastruktur.

Messtechnik

Handhabung von aktiven/passiven optischen Verfahren bis hin zu spektroskopischen Lasermessmethoden.

Thermische Maschinen und Energiesysteme

Brennverfahren, Messtechnik sowie Simulationen (Prozessrechnung). Im Vordergrund stehen Turbomaschinen und Verbrennungsmotore .

 

Ausstattung

Das Institut für Thermo- und Fluid-Engineering verfügt über eine ausgezeichnete Labor- und Simulationsinfrastruktur.

Sowohl die experimentelle als auch die Simulationsinfrastruktur schaffen einen umfassenden Zugang zu industriellen Aufgabenstellungen in der anwendungsorientierten Forschung und Entwicklung.

Strömungskanäle
- Windkanäle bis 60m/s, Klimawindkanal bis -15 ° C
- Zerstäubungsprüfstände, Spray-Windkanal
- Wasserkreisläufe bis 1 m3/s

Pumpen, Kompressoren, Ventilatoren, Turbinen
- Hochdruckpumpen bis 10'000 bar
- Druckluftkompressoren bis 40 bar
- diverse Axial- und Radialventilatoren
- Peltonturbine mit Rückspeisung
- Berührungsloser Gasverdichter

Dampfanlagen (Energiezentrale Königsfelden)
- Minidampfkraftwerkt (2 MW thermisch) mit Kessel, Dampfturbine, Generator, Radialverdichter)
- Dampf aus Kesselhaus (16 bar, 320 ° C, bis 0.2 kg/s)
- Dampfströmungsprüfstand

Verbrennungsmotoren: Motorenprüfstände mit modernster Indiziermesstechnik

Wasserstrahlschneider-Labor
- unterschiedlichste Schneidanlagen und Prüfstände für abrasives Wasserstrahlschneiden (AWJ)
- Prüfstand für pulsierende Wasserstrahlen
- Prüfstände mit 6-Achsen-Robotern (Stäubli 60 kg, ABB 4kg)

Verbrennungsprüfstände
- Atmosphärische Verbrennungsprüfstände mit neuartigen Treibstoffen für Heizkessel (30 kW)
- Flüssigkeit-Gas-Verbrennungssysteme
- skalierter Hochdruck-Verbrennungsprüfstand bis 30 bar, 150kW (in Kooperation mit einem Industriepartner)

Messtechnik: Strömung, Verbrennung, Wärmeübertragung, Prüfstände Wärmetransfer Leistungshalbleiter
- Laser kontinuierlich und gepulst
- LDA/PDA (Laser Doppler Anemometrie, Phase Doppler Anemometrie)
- LIF (Laser Induced Fluorescence), Particle Tracking, Shadowgraphy
- Particle Sizing, Laserdefraction (Malvern, Spraytec)
- 3D-Imaging/PIV-System, Spray-PIV, Strain-PIV
- Hochauflösende Highspeed-Kamera mit IRO
- Sensorik für Drücke, Temperaturen, Durchflüsse, Kraft
- Datenerfassungs- und -Verarbeitungssysteme (z.B. Labview)
- Prüfstand für Leistungshalbleiter zu Bestimmung des thermischen und elektrischen Verhaltens

Weitere Infrastruktur
- REM, AFM, RKM
- modernste Video-Mikroskopie
- 3D-Scanning, Rapid Prototyping
- Grosses Prüflabor (Spannungen, Dehnungen, Dynamik, Modalanalyse, Hydropulser)
- Materialprüflabor

Giessereitechnik mit Giesslabor im Giesserei-Zentrum

IT-Infrastruktur: Aufwendige Prozesse simulieren, automatisieren, vsiualsieren und optimieren

Immer kürzer werdende Produktlebenszyklen und ein zunehmend härter werdender Wettbewerb erfordern Simulations- und Optimierungsmethoden, mit denen unmittelbar und effizient auf Änderungen von Produktionsparametern reagiert werden kann.

Modellierung, Methoden- und Softwarekompetenz sowie experimentelle Infrastruktur sind zur Umsetzung von industriellen angewandten Forschungs- und Entwicklungsprojekten notwendig.
- LINUX-Grid-Simulationscluster (über 300 Rechenknoten mit zusammen mehr als 4 TB RAM) und
   leistungsstarken Graphikcomputern
- Simulationssoftware: ANSYS (CFX, Fluent), Flow-3D, MagmaSoft, Unigraphics, CATIA,
                                 ABAQUS, fe-Safe, Optimierungstools, MATLAB, Optimierungstools

Angebote

Angewandte Forschungs- und Entwicklungsprojekte
Das ITFE-Team setzt sich kompetent dafür ein, dass diese anwendungs- und kundenorientierten Forschungs- und Entwicklungsprojekte am ITFE durch nationale und internationale Forschungsförderungsmittel mitfinanziert werden.


Dienstleistung
Die schweizerische Agentur für Innovationsförderung (Innosuisse), das Bundesamt für Energie (BFE), das Staatssekretariat für Bildung und Forschung (SBF) sowie die europäischen Forschungseinrichtungen stellen Forschungsmittel zur Verfügung.

Projektbeispiele

aF&E & Dienstleistung

1. Vortex Durchflussmessung in Dampf mit Endress+Hauser
2. SAPE: Modulares Drucksystem für Stoff
3. Simulation der herstellungsbedingten Eigenspannungen in Verdichterrädern (SIMAS)
4. Optimierung von Giessprozessen durch numerische Simulation (OGIS)
5. Simulationsgestütze Leistungsopimierung von Hochleistungshalbleitern mit experimenteller Validierung

Siehe: https://www.fhnw.ch/de/die-fhnw/hochschulen/ht/institute/institut-fuer-thermo-und-fluid-engineering

Projekte

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Norbert Hofmann

Ansprechpartner

Prof. Dr.
Norbert Hofmann
Stv. Institutsleiter und Dozent

Anschrift

Institut für Thermo- und Fluid-Engineering (ITFE)

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