Teilprojekt: Untersuchung, Auslegung und Optimierung aerodynamischer Komponenten

L. Jehring, V. Motuz

Es wird ein operativ einsetzbares System zur autarken Stromversorgung von Elektroniksystemen für Container und Wechselkoffer entwickelt. Da der Strombedarf moderner Elektroniksysteme (Funk, Türsicherung, Steuerung) wesentlich unter 1 W liegt , kann durch Speicherung einer elektrischen Energie von 1 W, die bei Bewegung von dem Fahrwindgenerator erzeugt werden soll, auch im Stillstand elektrische Energie bereitgestellt werden. Das System wird bei Transporten über Land die an den Behältern entlangströmende Luft zur Stromerzeugung nutzen. Dazu ist ein miniaturisierter Fahrtwindgenerator zu entwickeln. Hierzu werden spezielle Axialflügelschaufeln und angepasste adaptive Anströmleitelemente entwickelt und auf einer Prüfstrecke und im Windkanal optimiert. Mit strömungsmechanischen Abschätzungen lässt sich bei einer gängigen Transportgeschwindigkeit (60 km/h) mit Rotoren theoretisch eine mechanische Energie von 6 W aus einer freien Strömung gewinnen. Es sollen 2 Generatorvarianten entwickelt werden, die ohne Veränderungen der ISO-Container oder Wechselkoffer an diese angebracht werden können. Der dabei entstehende elektrische Strom soll verlustarm gespeichert werden. Damit werden Temperatureinflüsse wie bei Akkusystemen üblich, vermieden. Es ist eine kostengünstige, robuste Lösung zu erstellen, wobei die strömungsmechanischen Komponenten und das Generatorflügelrad durch die BTU aerodynamisch und energetisch zu optimieren sind.

Folgende Fragestellungen werden geklärt:

• Numerische Untersuchungen der Strömung im Wandbereich der Container unter Berücksichtigung der lokalen Geometrien (Wirbelentstehung, Rückströmgebiete, Rauhigkeitseinfluss etc.) für verschiedene Anström-Szenarien
• Experimentelle Untersuchung an realen Container-Oberflächen im Windkanal unter Nutzung von räumlich hoch auflösender Messtechnik und Strömungsvisualisierung zur Verifizierung der numerischen Ergebnisse, zur Gewinnung von Randbedingungen für die Numerik und zur Analyse und Optimierung der Ein- und Durchströmung des Fahrtwindgenerators.
• Bestimmung der günstigsten Lage der Generatoren