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BIBEBUVABSc in MaschinentechnikLuftwiderstand einer Garaventa StandseilbahnkabineFluidmechanik / Betreuer: Lukas MoserExperte: Dr. Dietmar KramerProjektpartner: Garaventa AG, GwattBeim Neu- oder Umbau einer Standseilbahn muss der Hersteller nachweisen, dass die Fahrzeuge bei einemvorgegebenen Windstaudruck nicht kippen. Dieser Nachweis muss mit dem in der Norm definierten Beiwertfür Wind, kurz Cw-Wert, geführt werden. Dieser Wert wurde in der Schweiz aufgrund der Normenharmonisierungzur CEN-Norm von 1.3 auf 1.6 erhöht. Das heisst, die Windkraft ist als deutlich grösser anzunehmen.Die Norm lässt aber zu den effektiven Beiwert einer Kabine einzusetzen, falls dieser mit einer Berechnungnachgewiesen werden kann. Diese Berechnung ist das Ziel dieser Thesis.Raphael GrossenbacherAusgangslageIm Rahmen der Projektarbeit 2wurden die Grundlagen für die Simulationenan den Standseilbahnkabinenerarbeitet. Dabei wurdeuntersucht, welchen Einfluss einzelneSimulationsparameter aufdas Ergebnis ausüben. Die Ergebnissewurden mit Theoriewertenverglichen und entsprechend wurdendie Parameter für sämtlicheSimulationen festgelegt. Um eineAbschätzung über die Simulationszeitzu erhalten, wurde einerstes, stark vereinfachtes Standseilbahnkabinenmodellsimuliert.Weiter wurde eine Auswahl getroffen,welche Kabinenmodelle untersuchtwerden sollen.ZieleZiel dieser Thesis ist, den Cw –Wert von Standseilbahnkabinenmittels CFD (computer fluid dynamics)zu ermitteln. Dabei werdendie verschiedenen Parameter undEinflüsse, die auf eine Standseilbahneinwirken, untersucht. Weiterist das Ziel, einen Windkanalversuchvollständig auszulegen. Mitdiesem Versuch sollen die erhaltenenResultate verifiziert werden.VorgehenAls erstes wird der Simulationsaufbaumit dem Standardkabinenmodellentwickelt. Das beinhaltetdie Auslegung der Windkanalgrösseund der Vernetzung. AufGrundlage des Standardkabinenmodellswerden dann verschiedeneAnströmgeschwindigkeiten,Kabinengrössen, Geometrieparameter,Umgebungseinflüsse,Massstäbe und Kabinentypen untersucht.Die Ergebnisse werdenmit der Norm und der Theorie verglichenund eingeordnet.ErgebnisseDie Simulationen zeigen, dass einemittlere Standseilbahnkabine miteiner Länge von 14 m ungefähr einenWiderstandsbeiwert von 1.53aufweist. Bei längeren Kabinenwird maximal ein Wert von ungefähr2.0 erreicht. Der Wert ist dabeikaum abhängig von der angeströmtenWindgeschwindigkeit.Geometrische Details an der Kabinehaben nur einen geringen Einflussauf den Widerstandsbeiwert.Der Wert wird hauptsächlich durchdie Aussenabmessungen vorgegeben.Befindet sich die Kabine inFahrt, so steigt der seitliche Widerstandan und die Kabine kippt eher.Die Untersuchung der Norm ergibt,dass für die verschiedenen Bahntypenunbedingt auch verschiedeneBeiwerte vorgegeben werden müssen.Der Beiwert für Standseilbahnenmuss zusätzlich von der Länge derKabine abhängig gemacht werden.Der Windkanalversuch liegt zurAusführung bereit in der Schublade.Die Auslegung erfolgt für denAWTE Windkanal der RUAG inEmmen. Dieser hat eine Höhe von1.6 m und eine Breite von 2.5 m.Das ausgewählte Kabinenmodellhat einen Massstab von 1 : 10. DieKosten für den Versuch belaufensich auf mindestens 20’000 CHF.Standseilbahn auf Steinviadukt:Strömungslinien, Druck an den OberlächenLängsschnitt CFD-Windkanal:Geschwindigkeits-Skalar202 ti.bfh.ch