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BIBEBUVABSc in MaschinentechnikValidierung von CFD-SimulationenTrocknung von Recyclingasphalt / Betreuer: Prof. Dr. Kurt M. GrafExperte: Dr. Tobias KockelProjektpartner: Ammann Schweiz AG, LangenthalDie numerische Simulation physikalischer und chemischer Prozesse gewinnt in der Produktentwicklungimmer mehr an Bedeutung. Sie vermittelt detaillierte Erkenntnisse bezüglich der Vorgänge im betrachtetenSystem. Simulationen basieren stets auf physikalischen Modellen, welche ein reales System beschreiben.Dabei entstehen zwangsläufig Abweichungen von der Realität. Sinnvolle Vereinfachungen der Geometrieund realistische Annahmen für prozessrelevante Parameter gelten als Basis für eine gute Simulation. DieVermessung eines realen Systems liefert Daten für die Validierung von Simulationen.Manuel Brachermanuel.bracher@gmail.comAusgangslage und Motivationder ArbeitDie Firma Ammann mit HauptsitzLangenthal baut Asphaltanlagen fürden weltweiten Strassenbau. Dabeiist die Computational Fluid Dynamics(CFD) Simulation ein wichtigerBestandteil im Entwicklungsprozessvon Komponenten und Baugruppen.Die stetige Weiterentwicklungder numerischen Berechnungsverfahrenrückt die Simulat ion immernäher an die Realität. Asphaltals wichtigstes Material für den Strassenbauist vollständig rezyklierbar.Im Frühling 2012 wurde ein optimiertesSystem («RA100») für die Trocknungvon Recyclingasphalt basierendauf Simulationsergebnissenrealisiert. Nach der Inbetriebnahmewurden Messungen zur Validierungund Optimierung der Simulationensowie zur Verbesserung des Verfahrensgeplant. Das benötigteMesssystem ist im Rahmen der vorgängigenSemesterarbeit «PA2»konzipiert worden. Unter Einwirkungvon hohen Temperaturen und klebrigen,bituminösen Staubpartikelerfasst es prozessrele vante Grössenwie Temperatur, Druck, Massenstrom,Drehzahl und Leistung.UmsetzungDas Messsystem wurde im Laboraufgebaut, kalibriert, getestet undanschliessend auf der Anlage installiert.Eine grafische Benutzeroberflächeermöglicht die Be dienungund Überwachung des autonomenMesssystems vom Leitstand aus.Die LabView-Applikation kann auchfernbedient werden. Während einerdreiwöchigen Messkampagne wurdenDaten aufgezeichnet und imAnschluss auf Plausibilität und Reproduzierbarkeitgeprüft. Der Vergleichzwischen Messergebnissenund Simulation, welche entsprechendder gemessenen Betriebsparameterangepasst wurde, lieferteerste Ergebnisse für die Validierung.Dabei interessierte vor allem dieQualität der Heissgasvermischung.Diese lässt sich durch die Temperaturverteilungunmittelbar vor Eintrittin die Trocknungstrommel beurteilen.An jener Stelle waren insgesamt25 Thermo ele mente über den Messquerschnittverteilt.ErgebnisseDie Temperaturen aus der Simulationwurden mit den Messungen verglichen.Die Simulation weist wärmereund kältere Zonen auf, welcheauch in den Messergebnissen auftreten.Die finite Volumenberechnungsmethodeglättet aufgrund derNumerik die Temperaturgradienten.Daher weist die Simulation tendenzielleine bessere Vermischungsqualitätauf. Qualitativ stimmen dieResultate aus diesem ersten Validierungsdurchlaufgut mit den Messungenüberein und entsprechen denErwartungen. Sie liefern wertvolleHinweise für Änderungen und Verbesserungenin der Simulation. Derausgearbeitete Optimierungsvorschlagumfasst Anpassungen derGeometrie und der Volumenvernetzungim Berech nungsmodell. DieUmsetzung dieser Verbesserungenist bei der Weiterführung des Projektsvorgesehen. Aus den gewonnenenErkenntnissen lassen sichebenfalls Verbesserungsmöglichkeitenfür die Luftführung der Vermischungseinrichtungableiten.Recycling-TrommelSimulationsergebnisse an den Messpunkten192 ti.bfh.ch