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Strömungsgestaltung

Strömungsgestaltung bezeichnet die gezielte Beeinflussung von Fluidströmungen durch Geometrie, Oberflächenbeschaffenheit und ggf. aktive oder passive Regelung, um bestimmte Leistungsziele zu erreichen. Typische Zielsetzungen sind die Minimierung von Druckverlusten, die Kontrolle von Geschwindigkeitsprofilen, die Verbesserung der Wärmeübertragung, die Förderung von Mischung oder Reaktionsführung, die Vermeidung von Strömungsabbruch und die Reduktion von Geräusch- und Vibrationsanteilen. Das Konzept wird in Bereichen wie Strömungsmechanik, Thermodynamik, Aerodynamik, Hydrodynamik und Verfahrenstechnik eingesetzt.

Die Gestaltung erfolgt durch eine Kombination aus Geometrieoptimierung, Grenzschichtsteuerung und Strömungslenkung, ergänzt durch aktive oder passive

Anwendungsbereiche reichen von Automobil- und Luftfahrttechnik über Klimatisierung und Prozessindustrie bis hin zu Mikrofluidik und Schiffbau.

Regelungsmethoden.
Geometrieelemente
umfassen
Rohr-
oder
Kanalquerschnitte,
Diffusoren,
Düsen,
Leitschaufeln
und
Oberflächenreliefs.
Grenzschichtkontrolle
kann
Rauheit,
Rippenstrukturen
oder
Absaugungen
umfassen.
Zu
den
aktiven
Mitteln
zählen
Druck-
oder
Strahlquellen,
Blas-
oder
Jet-Elemente
sowie
stromunterstützte
Antriebe;
passive
Mittel
umfassen
Oberflächengestaltung,
Vortex-Generatoren
und
optimized
Diffusorformen.
Planung
und
Bewertung
stützen
sich
auf
Strömungsmechanik,
Turbulenzmodelle
und
Optimierungsverfahren,
unterstützt
durch
numerische
Strömungssimulationen
(CFD)
sowie
experimentelle
Methoden
wie
Druckmessungen,
Flow-Visualization
und
PIV.
Wichtige
Kennzahlen
sind
Reynolds-Zahl,
Druckgradienten,
Strömungsabbruch
und
Wärmeübergangskoeffizienten.
Ziel
ist
oft
eine
verbesserte
Effizienz,
Sicherheit
und
Leistungsfähigkeit,
beispielsweise
durch
geringeren
Luftwiderstand,
effektive
Wärmeübertragung
oder
optimierte
Vermischung.
Strömungsgestaltung
erfordert
Abwägungen
zwischen
Leistung,
Kosten,
Robustheit
und
Herstellbarkeit
sowie
die
Berücksichtigung
von
Normen
und
Umweltaspekten.