CFD Simulation des Wärmetransports einer Minimal-Oberflächen Einzelzelle

Mit Hilfe eines 3D-Druckers sollen Mikrowärmetauscher mit speziellen Strukturen am Institut hergestellt werden. Die speziellen Strukturen werden durch "Minimal Surfaces" beschrieben. Dies sind Oberflächen, die sich räumlich wie Seifenblasen verhalten. Ein erster Prototyp eines Wärmetauschers wurde bereits erstellt, weiter sollen folgen und systematisch auf ihre Eigenschaften untersucht werden. In einer Testanlage soll der Wärmeaustausch von einem warmen und einem kalten Fluid experimentell ermittelt werden(s. Abb.). Nun soll der Wärmeaustausch mit einer CFD-Analyse genauer untersucht werden. Es soll geprüft werden, welche Minimal-Oberfläche ein besonders homogenes Geschwindigkeitsprofil, bei hohem Wärmetausch besitzt.

Minimale Strukturen haben exzellente mechanische Eigenschaften. Nun soll gemittelt werden, ob auch die fluidischen Charakteristika gegenüber herkömmlichen Strukturen überlegen sind.

Die Arbeit setzt sich aus folgenden Teile zusammen:

• Gitternetzerstellung von Minimal-Oberflächen
• CFD-Simulation, vorzugsweise in Comsol
• Auswertung und vergleich der verschiedene Minimalstrukturen