Die Motorprozessrechnung ist ein leistungsstarkes Werkzeug zur Analyse der Abläufe im Motor. Mit Hilfe der Modellierung und Simulation der innermotorischen Vorgänge können bereits in der Entwicklungsphase viele Fragestellungen bezüglich Leistung, Verbrauch, Emissionen und Bauteilbelastung beantwortet werden und darüber hinaus fortwährend Optimierungspotential aufgezeigt und ausgenutzt werden kann.
Eine besondere Herausforderung aktueller Prozessmodelle besteht darin, das reale Systemverhalten im dynamischen Betrieb wiederzugeben. So zeigen sich bei Lastwechseln beispielweise ein kurzzeitiger Mehrverbrauch und erhöhte Emissionen.
Für ein bestehendes Tool zur dynamischen Motorprozessrechnung sollen weitere Modelle entwickelt und implementiert werden. Eine Auswahl denkbarer Themen ist:

• Optimierung und Erweiterung eines bestehenden Abgasturbolader-Modells inkl. Luft- und  Abgaspfad
• Verbrennungsmodellierung (Dual-Fuel-Brennverfahren, alternative Kraftstoffe) mit dazugehörigen Untermodellen (bspw. Zündverzugsmodell, Klopfen,…)
• Emissionsmodellierung: NOx, Ruß
• Erweiterte Modellierung der Motormechanik: Mechanische Bauteile + Antriebsstrang + Reibung
• Injektor- / Einspritz(-verlaufs)-Modell
• Modellierung verschiedener Reglerarchitekturen
• Berücksichtigung weiterer Medienkreisläufe (bspw. Kühlwasser, Schmieröl)
• Modellierung von Bauteilelastizitäten und Blow-by

Arbeitsinhalte:
• Erstellung/Optimierung lauffähiger Modelle zur Simulation des Motorinnenprozesses
• Implementierung in ein Modell des Gesamtmotors für die Arbeitsprozessrechnung
• Validierung anhand von detaillierten, hochaufgelösten Messdaten
• Verwendete Software: Dymola (projektorientiertes Programmieren)

Betreuer des Lehrstuhls: M.Sc. Felix Dahms

In den vergangenen Jahren hat sich Gesetzgebung zur Emission schädlicher Verbindungen im maritimen Sektor wesentlich verschärft. Aus dieser Entwicklung ergeben sich für Reeder im Wesentlichen zwei Strategien zur Grenzwerteinhaltung – die Verwendung emissionsärmerer Kraftstoffe oder der Einsatz umfassender Abgasnach-behandlung. Abgaswäscher sind ein vielversprechender Ansatz zur Reduktion von SO_X und bieten zudem hohes Potential zur Partikelabscheidung. In einem aktuellen Forschungsvorhaben sollen auf Basis numerischer und experimenteller Methoden sowohl die SO_X - als auch die Partikelabscheideleistung eines Nasswäschers optimiert werden.
In diesem Rahmen sind zwei studentische Arbeiten ausgeschrieben.

Literaturstudie bezüglich Partikel-Tropfen-Interaktionen und Identifikation geeigneter Modelle zur Berechnung der Partikelabscheidung in einem maritimen Wäschersystem

Inhalte:

• Literaturrecherche zu Partikel-Tropfen-Interaktionen und dabei dominierenden Transportmechanismen
• Literaturstudium zu geeigneten Modellen für die Behandlung der Partikel-Tropfen-Interaktion
• Identifikation eines geeigneten Abscheidemodells im Kontext des bestehenden Wäschermodells
• Aufsetzen eines einfachen Testfalls in ANSYS Fluent und Implementierung des Modells (optional)

Numerische Simulation der Strömungs- und Wärmeübergangsprozesse an typischen Füllkörpern eines Nasswäschers

Inhalte:

• Erstellung eines 3D-CAD-Modells einer repräsentativen Füllkörperschüttung
• Erstellung des Rechengitters
• Numerische Simulation der Füllkörperumströmung und Wärmeübertragung in der Packung

Betreuer des Lehrstuhls: Dr.-Ing. Dorian Holtz, M.Sc. Niklas Gierenz

Der Lehrstuhl für Technische Thermodynamik plant deshalb verschiedene Themen für das Studium der Stoffeigenschaften wahlweise als Studium, Bachelor- oder Masterarbeit:

Die Untersuchungen von thermophysikalischen Eigenschaften von Stoffen und Stoffgemischen mittels verschiedener Methoden: Die Dichteuntersuchungen in Hochtemperatur und Hochdrücken in einer Hochdruck-Hochtemperatur Biegeschwingeranlage, die Dampfdruckuntersuchungen mit einer Dampfdruckanlage basierend auf statischen und differenziellen Methoden oder die Gaslöslichkeitsuntersuchungen mit einer Gaslöslichkeitsanlage basierend auf der isochoren Methode. Die Zustandsgleichung ist aus experimentellen Daten zu konstruieren. Die thermischen und volumetrischen Eigenschaften sind aus Dichtedaten, osmotische und Aktivitätskoeffizienten, Verdampfungsenthalpie aus Dampfdruckdaten und das Henry Gesetz aus den Gaslöslichkeitsuntersuchungen zu bestimmen.  

Im Rahmen die Arbeiten sollen im Hinblick auf die Stoffe und Stoffgemische Untersuchungen und Recherchen durchgeführt werden. Im Einzelnen ergeben sich folgende Teilaufgaben:
•    Literaturrecherche zur  Anwendungen der Stoffe und Stoffgemische in verschiedenen Bereichen, 
•    Recherche über bereits vorhandene Untersuchungen, 
•    Recherche und Analyse der verwendeten Messapparaturen,
•    Analysieren und Anpassen der Messergebnisse mittels der Zustandsgleichung,
•    Berechnung der thermophysikalischen Eigenschaften aus der Zustandsgleichung.
Für die Anerkennung die Arbeiten bedarf es einer kontinuierlichen Abstimmung und mindestens zwei Konsultationen mit dem Betreuer. Zur Arbeiten gehören eine wissenschaftliche Dokumentation und ein Vortrag über deren Inhalt. Es bleibt vorbehalten, den Aufgabenumfang im Laufe der Bearbeitung einzuengen oder zu erweitern. Eine Veröffentlichung die Arbeiten bedarf der Zustimmung der Universität Rostock.

Betreuer des Lehrstuhls: Dr. Javid Safarov