Schulz

Dr.-Ing. Florian Schulz

Fakultät für Verfahrens- und Systemtechnik (FVST)
Gebäude 10, Universitätsplatz 2, 39106, Magdeburg, G10-140
Publication

2023

Begutachteter Zeitschriftenartikel

Numerical study on the impact of large air purifiers, physical distancing, and mask wearing in classrooms

Jain, Aman; Duill, Finn Felix; Schulz, Florian; Beyrau, Frank; Wachem, Berend

In: Atmosphere - Basel, Switzerland : MDPI AG, Bd. 14 (2023), Heft 4, Artikel 716, insges. 17 S.

Begutachteter Zeitschriftenartikel

Numerical study on the impact of large air purifiers, physical distancing, and mask wearing in classrooms

Jain, Aman; Duill, Finn F.; Schulz, Florian; Beyrau, Frank; Wachem, Berend

In: Atmosphere - Basel, Switzerland : MDPI AG, Bd. 14 (2023), Heft 4, Artikel 716, insges. 17 S.

Begutachteter Zeitschriftenartikel

Comparison of portable and large mobile air cleaners for use in classrooms and the effect of increasing filter loading on particle number concentration reduction efficiency

Duill, Finn Felix; Schulz, Florian; Jain, Aman; Wachem, Berend; Beyrau, Frank

In: Atmosphere - Basel, Switzerland : MDPI AG, Bd. 14 (2023), Heft 9, Artikel 1437, insges. 23 S.

2022

Buchbeitrag

Liquid pattern and velocity field on a surface during spray impingement

Schulz, Florian; Martins, Fabio J. W. A.; Beyrau, Frank

In: Symposium: 20th International Symposium on the Application of Laser and Imaging Techniques to Fluid Mechanics, Lisbon, 11-14 July 2022, Proceedings of the 20th International Symposium on the Application of Laser and Imaging Techniques to Fluid Mechanics - Lisbon . - 2022, S. 1539-1552

Begutachteter Zeitschriftenartikel

Infrared pattern based method for inspecting multi-nozzle spraying tools

Schulz, Florian; Reincke, Franziska; Beyrau, Frank

In: Measurement science and technology - Bristol : IOP Publ., Bd. 34 (2023), Heft 1, Artikel 015902, insges. 14 S.

2021

Begutachteter Zeitschriftenartikel

A measuring system for monitoring multi-nozzle spraying tools

Schulz, Florian; Reincke, Franziska; Mrochen, Matthias; Beyrau, Frank

In: Measurement science and technology - Bristol : IOP Publ., Bd. 32 (2021), Heft 5, Artikel 055902, insges. 12 S.

Begutachteter Zeitschriftenartikel

The impact of large mobile air purifiers on aerosol concentration in classrooms and the reduction of airborne transmission of SARS-CoV-2

Duill, Finn F.; Schulz, Florian; Jain, Aman; Krieger, Leve; Wachem, Berend; Beyrau, Frank

In: International journal of environmental research and public health - Basel: MDPI AG, Bd. 18 (2021), 21, insges. 31 S.

Artikel in Kongressband

Analysis of a method for monitoring multi-nozzle-arrays

Schulz, Florian; Reincke, Franziska; Beyrau, Frank; Mrochen, Matthias

In: ICLASS 2021, 14th Triennial International Conference on Liquid Atomization and Spray Systems, Chicago, IL, USA, July 22-26, 2018 - Edinburgh: ICLASS . - 2021, insges. 7 S.

Artikel in Kongressband

Analysis of sub-processes of spreading and receding of sessile droplets on a hot substrate

HajHariri, Aliasghar; Schulz, Florian; Duill, Finn; Beyrau, Frank

In: ICLASS 2021, 14th Triennial International Conference on Liquid Atomization and Spray Systems, Chicago, IL, USA, July 22-26, 2018 - Edinburgh: ICLASS . - 2021, insges. 8 S.

Nicht begutachteter Zeitschriftenartikel

The impact of large mobile air purifiers on aerosol concentration in classrooms and the reduction of airborne transmission of SARS-CoV-2

Duill, Finn Felix; Schulz, Florian; Jain, Aman Kumar; Krieger, L.; Wachem, Berend; Beyrau, Frank

In: medRxiv - Cold Spring Harbor: Cold Spring Harbor Laboratory . - 2021, insges. 42 S.

Nicht begutachteter Zeitschriftenartikel

The behavior of fuel droplets on a heated substrate

Schulz, Florian; Duill, Finn Felix; Hajhariri, Aliasghar; Beyrau, Frank

In: SAE technical papers / Society of Automotive Engineers - Warrendale, Pa. : Soc. - 2021, Technical Paper 2021-01-5099

2019

Buchbeitrag

Spray/wall-interaction and the formation of wall films

Schulz, Florian; Beyrau, Frank

In: ILASS-Americas 2019 - ILASS-Americas, S. 74[Konfernz: 30th Annual Conference on Liquid Atomization and Spray Systems, ILASS 2019, Tempe, AZ, May 12 - 15, 2019]

Buchbeitrag

Optimal design and operation of a CHP based district heating system including a heat storage and electrode boiler to increase self-consumption

Dancker, Jonte; Götze, Jens; Schulz, Florian; Könneke, Nicola; Beyrau, Frank; Wolter, Martin

In: 2019 IEEE PES Conference on Innovative Smart Grid Technologies (ISGT Latin America): 15-18 September 2019, Wish Serrano Hotel, Gramado, RS, Brazil/ IEEE PES Innovative Smart Grid Technologies Conference - Latin America - Piscataway, NJ: IEEE, 2019 . - 2019, S. 1-6

Begutachteter Zeitschriftenartikel

The effect of operating parameters on the formation of fuel wall films as a basis for the reduction of engine particulate emissions

Schulz, Florian; Beyrau, Frank

In: Fuel: the science and technology of fuel and energy - New York, NY [u.a.]: Elsevier, Bd. 238.2019, S. 375-384

Wissenschaftliche Monographie

Intelligentes Multi-Energie-System (SmartMES) - Statusbericht der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg zum Verbundprojekt : 2. Statusseminar 04. April 2019 in Magdeburg

Wolter, Martin; Beyrau, Frank; Tsotsas, Evangelos; Klabunde, Christian; Dancker, Jonte; Könneke, Nicola; Schröter, Tamara; Schulz, Florian; Rossberg, Jari

In: Magdeburg: Otto-von-Guericke-Universität, 2019, VI, 81 Seiten, Diagramme, 21 cm - (Res electricae Magdeburgenses; Band 76)Kongress: Projekt SmartMES 2 (Magdeburg : 2019.04.04)

2018

Buchbeitrag

Wirtschaftlichkeitsanalyse von Systemen zur Abwärmenutzung

Schulz, Florian; Sauerhering, Jörg; Beyrau, Frank

In: Konvergente Infrastrukturen: 19. Forschungskolloquium am Fraunhofer IFF - Magdeburg, S. 5, 2018[Tagung: 19. Forschungskolloquium am Fraunhofer IFF, Magdeburg, 24.11.2017]

Begutachteter Zeitschriftenartikel

Comparison of the spray and the spray/wall interaction of two gasoline injectors

Schulz, Florian; Beyrau, Frank

In: International journal of automotive technology: IJAT - Berlin: Springer, Bd. 19.2018, 4, S. 615-622

Begutachteter Zeitschriftenartikel

Systematic investigation of fuel film evaporation

Schulz, Florian; Beyrau, Frank

In: SAE technical papers - Warrendale, Pa: Soc, 2018, Paper 2018-01-0310, insgesamt 11S.

Begutachteter Zeitschriftenartikel

Laser-based measurements of surface cooling following fuel spray impingement

Mendieta, Aldo; Dragomirov, Plamen; Schulz, Florian; Beyrau, Frank; Samenfink, Wolfgang; Schuenemann, Erik

In: SAE technical papers - Warrendale, Pa: Soc, 2018, Paper 2018-01-0273, insgesamt 9 S.

Herausgeberschaft

Intelligentes Multi-Energie-System (SmartMES) - Statusbericht der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg zum Verbundprojekt ; 1. Statusseminar 28. März 2018 in Magdeburg

Wolter, Martin; Beyrau, Frank; Tsotsas, Evangelos; Klabunde, Christian; Dancker, Jonte; Könneke, Nicola; Schröter, Tamara; Schulz, Florian; Rossberg, Jari; Richter, André

In: Magdeburg: Otto-von-Guericke-Universität, 2018, XII, 159 Seiten, Illustrationen, Diagramme, 21 cm - (Res electricae Magdeburgenses; Band 74)Kongress: Statusseminar 1 (Magdeburg : 2018.03.28)

2017

Buchbeitrag

Numerische Untersuchungen zur Prognose der Partikelemissionen in Ottomotoren mit Direkteinspritzung unter besonderer Berücksichtigung der Spray-Wand-Wechselwirkung

Köpple, Fabian; Schulz, Florian; Bargende, Michael

In: Innovative Automobiltechnik III: zukunftsweisende Arbeiten von Nachwuchsforschern in der Industrie und an Universitäten / Hrsg.: Axel Munack ... Erst-Autoren: Martin Ackerl ...: zukunftsweisende Arbeiten von Nachwuchsforschern in der Industrie und an Universitäten - Göttingen: Cuvillier, 2012 . - 2012, S. 15-30

Buchbeitrag

The influence of spray parameters on the formation of fuel wall films

Schulz, Florian; Schmidt, Jürgen; Beyrau, Frank

In: ILASS Brigthon 2016, 4-7 September/ European Conference on Liquid Atomization and Spray Systems, 2016, 2016, Paper AS-10, insgesamt 8 S.[Konferenz: 27. European Conference on Liquid Atomization and Spray Systems, ILASS, Brighton, 04-07 September, 2016]

Begutachteter Zeitschriftenartikel

The influence of flash-boiling on spray-targeting and fuel film formation

Schulz, Florian; Beyrau, Frank

In: Fuel - New York, NY [u.a.]: Elsevier, 1970, Bd. 208.2017, S. 587-594

2016

Begutachteter Zeitschriftenartikel

Systematic LIF fuel wall film investigation

Schulz, Florian; Samenfink, W.; Schmidt, Jürgen; Beyrau, Frank

In: Fuel : the science and technology of fuel and energy - New York, NY [u.a.] : Elsevier, Bd. 172.2016, S. 284-292

Dissertation

Untersuchung der Wandfilmbildung bei der Benzindirekteinspritzung unter Nutzung optischer Messverfahren

Schulz, Florian; Schmidt, Jürgen; Rottengruber, Hermann

In: Barleben: docupoint Verlag, 2016, X, 175 Seiten, Illustrationen, Diagramme, 21 cm - (Docupoint Wissenschaft; Micro-macro transactions; Volume 25)

2015

Begutachteter Zeitschriftenartikel

Development of a sensitive experimental set-up for LIF fuel wall film measurements in a pressure vessel

Schulz, Florian; Schmidt, Jürgen; Beyrau, Frank

In: Experiments in fluids - Berlin: Springer, 1983, Bd. 56.2015, 5, insges. 16 S.

2014

Buchbeitrag

LIF-Untersuchung der Kraftstoffwandbenetzung unter den Bedingungen eines Ottomotors

Schulz, Florian; Beyrau, Frank; Schmidt, Jürgen

In: 9. Tagung Diesel- und Benzindirekteinspritzung 2014: proceedings - Wiesbaden: Springer Vieweg, 2014 . - 2014, S. 353-372Kongress: Tagung Diesel- und Benzindirekteinspritzung 9 (Berlin : 2014.12.03-04)

Begutachteter Zeitschriftenartikel

Gasoline wall films and spray/wall interaction analyzed by infrared thermography

Schulz, Florian; Schmidt, Jürgen; Kufferath, Andreas; Samenfink, Wolfgang

In: SAE International journal of engines/ SAE International - Warrendale, Pa.: Society of Automotive Engineers, 2009, Bd. 7.2014, 3, S. 1165-1177

Artikel in Kongressband

The influence of gasoline nozzle geometry on spray formation and piston wetting

Schulz, Florian; Schmidt, Jürgen

In: FISITA 2014 World Automotive Congress: 2 - 6 June, Maastricht, the Netherlands - [S.l.]: KIVI, 2014, 2014, Art. F2014-CET-093, insgesamt 6 S.Kongress: FISITA World Automotive Congress 35 (Maastricht : 2014.06.02-06)

2012

Buchbeitrag

Infrarotthermographische Untersuchungen der Spray-Wand-Wechselwirkung in Ottomotoren mit Direkteinspritzung

Schulz, Florian; Könnig, Michael; Schmidt, Jürgen; Kufferath, Andreas; Samenfink, Wolfgang; Hammer, Jürgen

In: Forschungsergebnisse und aktueller Entwicklungsstand bei der Benzin-Direkteinspritzung: Forschungsergebnisse und aktueller Entwicklungsstand bei der Benzin-Direkteinspritzung - Renningen: expert-Verl., S. 50-56, 2012 - (Haus der Technik - Fachbuchreihe; 122)

Buchbeitrag

Investigation of fuel wall films using laser-induced-fluorescence

Schulz, Florian; Schmidt, Jürgen

In: Proceedings of the DIPSI workshop 2012 droplet impact phenomena & spray investigations, 18th May 2012, Bergamo, Italy - Bergamo, 2012 . - 2012, S. 39-44[Workshop: DIPSI workshop 2012 droplet impact phenomena & spray investigations, Bergamo, Italy, 18th May 2012]

Buchbeitrag

Investigation of fuel wall films using Laser – induced – fluorescence

Schulz, Florian; Schmidt, Jürgen

In: DIPSI Workshop 2012 on Droplet Impact Phenomena & Spray Investigation

Buchbeitrag

Infrared thermography based fuel film investigations

Schulz, Florian; Schmidt, Jürgen

In: ICLASS 2012, 12th International Annual Conference on Liquid Atomization and Spray Systems, Heidelberg, Germany, September 2-6,2012, 2012 . - 2012, insges. 8 S.[Kongress: 12th International Annual Conference on Liquid Atomization and Spray Systems, ICLASS 2012, Heidelberg, Germany, September 2-6,2012]

2011

Buchbeitrag

Charakterisierung des Wandfilms relevanter Betriebsbedingungen für einen direkteinspritzenden Ottomotor als Grundlage zur Schadstoffminimierung

Kufferath, A.; Samenfink, W.; Hammer, J.; Schulz, Florian; Könnig, Michael; Schmidt, Jürgen

In: Motorische Verbrennung - Erlangen : ESYTEC Energie- u. Systemtechnik . - 2011, S. 423-436 - (Berichte zur Energie- und Verfahrenstechnik; 11.1) Kongress: Tagung Motorische Verbrennung 10 München 2011.03.24-25

Vita
2004 - 2010     
Maschinenbaustudium an der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg, mit Auszeichnung

2009 - 2010
Fachpraktikum und Diplomarbeit im Bereich der Hybridfahrzeugentwicklung der Dr. Ing. h.c. F. Porsche AG

seit 2010
Wissenschaftlicher Mitarbeiter am Lehrstuhl für Technische Thermodynamik der Otto-von-Guericke Universität Magdeburg

2016
Promotion auf dem Gebiet des Wärme- und Stofftransports bei der Kraftstoffeinspritzung, summa cum laude

seit 2020
Oberingenieur am Lehrstuhl für Technische Thermodynamik der Otto-von-Guericke Universität Magdeburg
Project

Abgeschlossene Projekte

Kalkbasierter Feststoffreaktor zur CO2-Abtrennung aus Abgasen mit regenerativer Rückgewinnung der Reaktionsenthalpie
Laufzeit: 01.07.2020 bis 31.12.2023

Im Rahmen dieses beantragten Forschungsvorhabens soll ein neues Calcium-Looping-
Verfahren entwickelt und untersucht werden. Die Innovation dieses Verfahrens besteht darin,
dass die Reaktionsenthalpie, die bei der exothermen CO2-Aufnahme frei wird, direkt im
Reaktor zur endothermen Calcination (CO2-Freisetzung) wieder genutzt wird. Dadurch ist dieses Calcium-Looping-Verfahren deutlich energieeffizienter als bisherige Verfahren.

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Detektion von Teilentladungen
Laufzeit: 01.11.2019 bis 31.10.2022

In elektrischen Übertragungsnetzen kann die Alterung von Erdkabeln zu Teilentladungen zwischen den Leitungen und dem Erdreich führen. Die Intensität nimmt mit zunehmendem Alter der Erdkabel zu. Die bisher zur Verfügung stehenden Methoden zur Bestimmung des Zustandes der Kabel sind sehr kosten- und zeitintensiv.

Auf Basis der Laser-Vibrometrie soll ein Verfahren entwickelt werden, mit dem kleinste Vibrationen, die aus den Teilentladungen resultieren, detektiert werden können.

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Detektion von Teilentladungen
Laufzeit: 01.11.2019 bis 31.10.2022

In den Erdkablen der elektrischen Übertragungsnetze kommt es, aufgrund der Alterung der Isolierung, zu Teilentladungen. Die Intensität nimmt mit zunehmendem Alter der Erdkabel zu. Die bisher zur Verfügung stehenden Methoden zur Bestimmung des Zustandes der Kabel sind sehr kosten- und zeitintensiv.
Auf Basis der Laser-Vibrometrie soll ein Verfahren entwickelt werden, mit dem kleinste Vibrationen, die aus den Teilentladungen resultieren, detektiert werden können.

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Raumluftfilter an Schulen
Laufzeit: 27.01.2021 bis 01.10.2022

Ziel des im Februar 2021 gestarteten Projektes ist die Untersuchung des Effektes von Raumluftfiltern auf die Ausbreitung des Coronavirus SARS-CoV-2 in Klassenräumen. Es handelt sich dabei um ein interdisziplinäres Projekt bei dem der Lehrstuhl für Technische Thermodynamik, der Lehrstuhl für Mechanische Verfahrenstechnik und das Institut für Medizinische Mikrobiologie und Krankenhaushygiene kooperieren.
Erste Studienergebnisse finden Sie unter dem Titel:
The impact of large mobile air purifiers on aerosol concentration in classrooms and the reduction of airborne transmission of SARS-CoV-2
https://www.medrxiv.org/content/10.1101/2021.07.23.21261041v1.full.pdf+html

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Untersuchung des Ausbreitungs- und Verdunstungsverhaltens von Flüssigkeiten und Gemischen auf heißen Oberflächen
Laufzeit: 01.01.2018 bis 31.12.2021

Die Einhaltung der verschärften PN-Grenzwerte (Abgasnorm Euro 6d) im Realbetrieb stellt für direkteinspritzende Ottomotoren eine große Herausforderung dar. Analysen der Partikelquellen in Benzinmotoren belegen den dominierenden Einfluss von Wandfilmen. Diese entstehen während der Kraftstoffeinspritzung durch Ablagerungen von Kraftstoff an den Kolben- und Zylinderoberflächen. Zur Verringerung der Partikel-Emissionen ist somit eine detaillierte Untersuchung von Wandfilmen und deren Verdunstungsprozessen erforderlich. Dabei sind u. a. die Wandtemperatur sowie die Zusammensetzung des Kraftstoffes bestimmend für den Verdunstungsprozess des Kraftstofffilmes.

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Partiell brenngasgespülten Vorkammerzündkerze
Laufzeit: 30.09.2018 bis 30.09.2021

Ein Ansatz zur Erhöhung des Wirkungsgrades und zur Reduzierung von NOx-Emissionen in Gasmotoren ist die Erhöhung des Verbrennungsluftverhältnisses . Allerdings steigt mit zunehmenden , die für die Entflammung notwendige Mindestzündenergie. Um das Kraftstoff/Luft-Gemisch dennoch zu entzünden, werden neue, leistungsstärkere Zündsysteme benötigt. Ein Ansatz ist die sog. Vorkammerzündkerze (VKZ). Hierbei wird in einem abgegrenzten Bereich ein zündfähiges Gemisch erzeugt und von einer konventionellen Zündkerze entzündet. Die dabei freiwerdende Energie dient der Zündung des Gemisches im gesamten Brennraum. Gleichzeitig weist die VKZ eine Geometrie auf, die es ermöglicht die Flammen der Vorentzündung über den gesamten Brennraum zu verteilen, so dass eine hohe Verbrennungsgeschwindigkeit erreicht wird.

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Partiell brenngasgespülten Vorkammerzündkerze
Laufzeit: 01.01.2019 bis 31.12.2020

Ein Ansatz zur Erhöhung des Wirkungsgrades und zur Reduzierung von NOx-Emissionen in Gasmotoren ist die Erhöhung des Verbrennungsluftverhältnisses . Allerdings steigt mit zunehmenden , die für die Entflammung notwendige Mindestzündenergie. Um das Kraftstoff/Luft-Gemisch dennoch zu entzünden, werden neue, leistungsstärkere Zündsysteme benötigt. Ein Ansatz ist die sog. Vorkammerzündkerze (VKZ). Hierbei wird in einem abgegrenzten Bereich ein zündfähiges Gemisch erzeugt und von einer konventionellen Zündkerze entzündet. Die dabei freiwerdende Energie dient der Zündung des Gemisches im gesamten Brennraum. Gleichzeitig weist die VKZ eine Geometrie auf, die es ermöglicht die Flammen der Vorentzündung über den gesamten Brennraum zu verteilen, so dass eine hohe Verbrennungsgeschwindigkeit erreicht wird.

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SmartMES - Intelligentes Multi-Energie-System
Laufzeit: 01.01.2017 bis 31.12.2019

Das Projekt Intelligentes Multi-Energiesystem (SmartMES) hat es sich zum Ziel gesetzt, die möglichen technischen und wirtschaftlichen Potentiale einer umfangreichen Sektorenkopplung zu heben. Im Rahmen des Gesamtprojektes erfolgt die Modellierung des Strom-, Gas-, Wärmenetzes durch die Kooperationspartner. Der Schwerpunkt des Lehrstuhls für Technische Thermodynamik liegt dabei in der Erforschung der notwendigen Netzkopplungstechnologien. Dazu zählt die Entwicklung von detaillierten und realitätsnahen Modellen von verfahrenstechnischen Anlagen, wie Wärmepumpen, Organic-Rankine-Cycle Anlagen oder Sorptionskältemaschinen.

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SmartMES - Intelligentes Mutli-Energie-System
Laufzeit: 01.01.2017 bis 31.12.2019

Das Projekt Intelligentes Multi-Energiesystem (SmartMES) hat es sich zum Ziel gesetzt, die möglichen technischen und wirtschaftlichen Potentiale einer umfangreichen Sektorenkopplung zu heben. Im Rahmen des Projektes gilt es hierzu im ersten Schritt die jeweiligen Infrastrukturen für das Strom-, Gas-, Wärme- und Wassernetz für unterschiedliche Beispielanwendungen (z.B. Industrie- und Stadtnetze) zu modellieren und zu analysieren sowie geeignete Koppelstellen zwischen diesen zu identifizieren. Im nächsten Schritt gilt es detaillierte Modelle für nutzbare Kopplungsmechanismen zu erstellen. Aus diesen Modellen und den einzeln modellierten Infrastrukturen lässt sich anschließend ein Gesamtsystemmodell entwickeln, das für die Hebung von Flexibilitätspotentialen, die zwischen den einzelnen Netzen ausgetauscht werden können, verwendet werden kann. Neben dieser rein technischen Untersuchung wird innerhalb des Projektes auch analysiert, inwieweit ein Multi-Energie-System in die aktuellen Marktmechanismen integriert werden kann und an welchen Stellen zukünftig Anpassungsbedarf besteht. Das daraus entstehende Multi-Energie-Markt-Modell und das zuvor entwickelte technische Systemmodell werden verwendet um optimale Betriebskonzepte für ein Multi-Energie-System abzuleiten.

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Optische Erfassung der von Düsenfeldern generierten Wandbenetzung
Laufzeit: 15.07.2016 bis 14.07.2017

Die reproduzierbare Positionierung sowie Einstellung der Beaufschlagungsdichten von Düsenfeldern ist von großer Relevanz für Kühl- und Reinigungsprozesse. Im Rahmen des Projektes sind die Grundlagen einer automatisierten, auf optischen Verfahren basierenden Messmethodik zu entwickeln.

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Vergleichende Untersuchung der Wandfilmbildung verschiedener Mehrlochinjektoren mittels laserinduzierter Fluoreszenz
Laufzeit: 01.01.2015 bis 31.12.2015

Die Benetzung der Brennraumwände mit Kraftstoff ist eine wesentliche Ursache für die Entstehung von Rußpartikeln in Ottomotoren mit Direkteinspritzung. Um die Abhängigkeit der Spray/Wand-Interaktion und der Wandfilmbildung von der Düsengeometrie zu erfassen, wurden umfangreiche Messungen durchgeführt. Dabei kam die Methode der laserinduzierten Fluoreszenz zum Einsatz. Diese ermöglicht die Quantifizierung der Wandfilmmasse. Im Ergebnis konnten eindeutige Vor- und Nachteile verschiedener Düsengeometrien aufgezeigt werden.

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Untersuchung der Spraycharakteristik und der Wandfilmbildung eines Mehrlochinjektors unter Druckkammerbedingungen
Laufzeit: 01.03.2014 bis 30.09.2014

Ottomotoren mit Direkteinspritzung besitzen gegenwärtig das größte Potenzial zur Kraftstoffeinsparung und Minimierung der Schadstoffemission. Forschungs- und Entwicklungsbedarf bei der Entwicklung derartiger innovativer Motoren besteht in der Optimierung der Gemischaufbereitung und insbesondere hinsichtlich der sicheren Entflammung des Gemisches.Mehrlochdüsen werden in diesem Zusammenhang als aussichtsreiche Einspritztechniken gesehen, weil mit ihnen eine größere Varianz der Spraycharakteristiken in Aussicht steht. Solche Spraycharakteristiken sind im vorliegenden Projekt experimentell unter Anwendung der PDA-Messtechnik, Hochgeschwindigkeitvisualisierung, PIV-Messtechnik sowie der LIF-Messtechnik zu ermitteln. Im Einzelnen sind dies Tropfengechwindigkeiten, -durchmesser und -dichten. Motorrelevante Zustände werden in der vorhandenen Druckkammer realisiert, so die Kammertemperatur und den Kammerdruck. Variationen des Düsendruckes bis 300 bar sind vorzunehmen.

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Analyse der Wandbenetzung bei der Benzindirekteinspritzung unter Flashboiling-Bedingungen
Laufzeit: 15.06.2013 bis 15.12.2013

Die bei der Benzindirekteinspritzung auftretenden Spray-Wand-Wechselwirkungen und die entstehenden Wandfilme sind mittels infrarotthermographischer Aufnahmen und Auflichtaufnahmen zu erfassen. Untersucht werden ein Ersatzkraftstoff (Iso-Oktan) und Super Benzin (ROZ95). Bei variiertem Raildruck und Kraftstofftemperatur mit 30°C bis 230°C.

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Vergleichende mikroskopische Untersuchung des instationären Strahlaustrittverhaltens verschiedener Benzineinspritzventile
Laufzeit: 01.11.2012 bis 30.06.2013

Im Rahmen des Projektes wird mit Hilfe der Kamera, HighSpeed Star 6 (Photron FastCam SA1), die Ventilspitzenbenetzungen verschiedener Injektoren visualisiert. Um die notwendige Bildvergrößerung zu erreichen wird das Fernfeldmikroskop der Fa. Questar eingesetzt (Abbildung 1). Der Versuchsaufbau ermöglicht bei moderaten Frequenzen unterhalb 20.000Hz eine hohe Auflösung. Im Zusammenhang mit einer leistungsstarken beleuchtung können kurze Belichtungszeiten zwischen 60.000 1/s und 100.000 1/s erreicht werden.

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Untersuchung des Einflusses des Sprayauftreffwinkels auf den Wärme- und Stofftransport beim Sprayaufprall sowie der Wandfilmentstehung
Laufzeit: 01.02.2012 bis 01.08.2012

Untersuchung von Injektoren in zentraler und seitlicher Einbaulage sowie von Einzelstrahlen unter variiertem Sprayauftreffwinkel. Unter Zuhilfenahme von infrarothermographischer Messtechnik sowie Hochgeschwindigkeitsvisualisierungen sollen zum einen die bei der Spray/Wand-Interaktion auftretenden Wärmeströme ermittelt werden und zum anderen der Wandfilm quantifiziert werden.

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Untersuchung des instationären Strahlaustrittsverhaltens und der Benetzungsdynamik eines Einzelstrahls bei der Benzindirekteinspritzung
Laufzeit: 15.06.2011 bis 15.12.2011

Die für 2014 geplante neue Abgasvorschrift Euro 6 der Europäischen Union sieht vor, für direkteinspritzende Ottomotoren neben der Partikelmasse auch die Partikelanzahlemission (PN) zu limitieren. Der diskutierte Grenzwert für die PN-Emission von 6 x 1011 [Partikel/km] stellt im Vergleich zur Partikelmasse eine deutlich höher Anforderung an die Motoren dar. Es ist damit erforderlich, die PN-Emission um ca. eine Größenordnung zu senken. Dies erfordert eine detaillierte Analyse der Quellen der Partikelentstehung im Brennraum des DI-Motors. Bei der Benzindirekteinspritzung lässt sich der Kontakt des Sprays mit den Brennraum begrenzenden Wänden nicht unter allen Betriebszuständen vermeiden. Der sich ausbildende Wandfilm kann im jeweiligen Arbeitspunkt zu erhöhten Schadstoffemissionen und zur Bildung von Ablagerungen führen. Zielstellung des Projektes sind Grundsatzuntersuchungen zur Wandfilmbildung, bei denen neben der Hochgeschwindigkeitsvisualisierung des Flüssigkeitsfilms der Schwerpunkt auf der infrarotthermografischen Bestimmung instationärer Wandtemperaturverläufe liegt. Durch deren berührungslose und nahezu verzögerungsfreie Messung für die gesamte Testsektion mittels Infrarotthermografie werden eine wesentlich verbesserte Genauigkeit und ein erheblicher Erkenntniszuwachs im Vergleich zu ähnlichen Messungen, jedoch unter Verwendung von Sensoren, erwartet. Diese Temperaturverläufe ermöglichen unter anderem die Bestimmung der bei der Filmbildung und Filmverdampfung entzogenen Wärmen. Das Messverfahren erlaubt durch seine Schnelligkeit und Robustheit systematische Messungen über einen weiten Bereich von Parametern. Hierzu zählen Aussagen zum Einfluss von Sprayform, Einbaulage, Betriebsdruck, Einspritzmenge und Regime sowie Wandabstand und stationärer Wandanfangstemperatur. Die Ergebnisse können dann motorischen Untersuchungen mit obigen Parametervariationen gegenübergestellt werden.

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Untersuchung der Benetzungsdynamik bei Spray-Wand-Kontakt
Laufzeit: 01.08.2010 bis 28.02.2011

Für die vergleichende Bewertung der Wandfilmbildung bei Einsatz verschiedener Injektoren in unterschiedlichen Einbaulagen und unter geänderten Betriebsbedingungen, werden optische und infrarotthermografische Messungen vorgenommen. Die simultane Durchführung der Messungen ist ein wesentliches Merkmal der Untersuchungen. Die Kolbenoberfläche wird durch ein elektrisch direkt beheiztes Blech nachgebildet, welches auf unterschiedliche Temperaturen aufgeheizt werden kann. Der in seiner Lage variabel einstellbare Injektor wird mittels Traversiereinrichtung in Bezug auf die Testsektion positioniert. Die benetzte Seite wird mit einer Hochgeschwindigkeitskamera vom Typ HighSpeedStar 6 unter Verwendung des Spray-Master-Systems (LaVision) visualisiert. Mit Hilfe der Software Davis 7.2 wird für eine Referenzfläche der Benetzungsgrad bestimmt und in Bezug auf seine Dynamik analysiert. Die Kenntnis der zeitlichen Änderung des Benetzungsgrades gestattet allein noch keine Aussagen über die aufgebrachte Flüssigkeitsmenge und den Verdampfungs- bzw. Verdunstungsprozess. Hierzu sind weitere Untersuchungen zur Bestimmung der Filmdicke und der thermischen Randbedingungen, z. B. unter Lösung der inversen Problemstellung notwendig. Diese gestalten sich in der Regel sehr aufwendig. Unter dem Aspekt der vergleichenden Bewertung ist deshalb die Bestimmung der absoluten Größe, der auf die Wand auftreffenden Flüssigkeitsmenge im Rahmen dieser Untersuchung nicht vorgesehen. Vielmehr sollen Kenngrößen bereitgestellt werden, mit denen Unterschiede in den Wandbenetzungen bei gleicher eingespritzter Kraftstoffmenge charakterisiert werden können. Hierzu werden neben der Bestimmung des zeitlichen Verlaufes des Benetzungsgrades die Temperaturabsenkungen des Probebleches im Ergebnis der Kraftstoffinjektion gemessen. Die transienten Temperaturverläufe werden auf der sprayabgewandten trockenen Oberfläche der Testsektion mit einem zeitlich und örtlich hochauflösenden Thermografiesystem Infratec Image IR gemessen.

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Coopration
  • Institut für Medizinische Mikrobiologie und Krankenhaushygiene, Prof. Dr. med. Achim Kaasch
  • Robert Bosch GmbH, Stuttgart
  • Netze Magdeburg GmbH
  • Stadtwerke Burg Energienetze mbH
  • ABO Wind AG
  • Fimro GmbH
  • IAV GmbH, Gifhorn
  • IKAM GmbH, Magdeburg
  • Fraunhofer IFF, Magdeburg
  • Institut für Mobile Systeme, Prof. Rottengruber
  • Lehrstuhl für Elektrische Netze und Erneuerbare Energie, OvGU
  • Lehrstuhl für Mechanische Verfahrenstechnik, Prof. Berend van Wachem
  • Lehrstuhl für Thermodynamik und Verbrennung, Prof. Specht
  • Lehrstuhl Strömungsmechanik und Strömungstechnik, Prof. Thévenin
Expertenprofil
  • Wärme- und Stofftransport
  • Thermodynamik, Energietechnik, Wärmekraftanlagen
  • Verbrennungsprozesse, Kraftstoffe/Brennstoffe und Emissionen
  • Technische Sprays (u.a. Spray-Cooling)
  • Sektor-Kopplung (u.a. Energiewandlungssysteme)
  • Kältetechnik (Kältemaschinen und Wärmepumpen)
  • Carbon Capture Technologie (Calcium-Looping)
  • Raumluftreiniger (Ausbreitung von infektiösen Aerosolen)
  • Optische Messtechniken (u.a. Infrarotthermografie, Phasen-Doppler-Anemometrie, Particle-Image-Velocimetry, Hochgeschwindigkeitsvisualisierung, Mikroskopie, Fluoreszenz/Phosphoreszenz)
  • Simulationssoftware (u.a. Comsol-Muliphysics, Ansys CFX und Fluent, Matlab)

Letzte Änderung: 09.08.2022 - Ansprechpartner: Webmaster