EuroSysLib-D

Modelica libraries for embedded systems modeling and simulation

In diesem europäischen Forschungsvorhaben wurden mehrere Modelica Bibliotheken im Bereich Regelungstechnik, Sicherheitstechnik, Elektrotechnik, Thermohydraulik, Mechanischer Systeme und Fahrzeuge entwickelt.

XRG Simulation übernahm in zwei Arbeitspaketen die Entwicklung einer freien Bibliothek für Druckverlust und Wärmeübergangsbeziehungen, FluidDissipation, und der kommerziellen HumanComfort library für klimatisierte Zonen.

Partner

Die hochwertigen und innovativen Inhalte der EUROSYSLIB libraries wurden durch eine weitreichende Kooperation zwischen 19 europäischen Projektpartnern aus 5 Ländern erzielt.

 

 

Förderung

Der deutsche Beitrag zu diesem ITEA2 Projekt wurde gefördert durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung. Es begann im Oktober 2007 und endete im Juni 2010.

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Mohicab

Modelling Humidity in Aircraft Cabins

Die Feuchte an Bord eines Flugzeuges hat mehrere Auswirkungen, die teilweise positive und teilweise negative Konsequenzen haben. Grundsätzlich ist es aus Sicht des Passagierkomforts zu befürworten, wenn die Luft im Fluge feuchter wäre. Ein Hinderungsgrund für die Anhebung der Kabinenluftfeuchte besteht jedoch in der dann verstärkt auftretenden Kondensation bzw. Gefrierung von Wasser an der kalten Außenhaut und in der Isolierung. Das sich einlagernde Kondensat erhöht das Gewicht des Flugzeuges (einige hundert Kilogramm), führt zu Korrosion und bewegt sich unkontrolliert im Rumpf, so dass Passagiere buchstäblich im Regen stehen (dieses Phänomen nennt sich auch "Rain-in-the-Plane"). Weitere negative Konsequenzen, die sich aus der Kondensation der Luftfeuchte ergeben können, sind folgende:

Transiente Feuchte in der Isolierung

  • größerer Treibstoffverbrauch infolge des gestiegenen Gewichts,
  • elektrische Kurzschlüsse und Fehlfunktionen,
  • Schimmelbildung,
  • schlechtere Isolationseigenschaften.

Das Gesamtziel des Vorhabens war es, numerische Untersuchung an unterschiedlichen Isolationsaufbauten durch den Einsatz von Simulationsmodellen zu ermöglichen, so dass die Luftfeuchte in der Kabine optimiert bzw. die o. g. negativen Auswirkungen minimiert werden können. Der Schwerpunkt liegt dabei auf der Betrachtung des Feuchte- und Wärmetransportes, der Feuchteaufspeicherung sowie des Einflusses der Isolierung auf den Gesamtfeuchtehaushalt der Kabinenluft.

Mittels der Modellierungssprache Modelica sowie des Simulationsprogramms Comsol (TUHH) werden ein- und mehrdimensionale Modelle zur Simulation der Feuchteentwicklung und Gewichtszunahme in der Isolierung entwickelt. Die Modelica-Bibliothek umfasst dabei folgende Modelle für den eindimensionalen Wärme- und Stofftransport:

Isolierungs Modell

  • Poröse Isolationsmaterialien, die mit Folie umwickelt sein können,
  • Phasenwechselmodell für Wasser-Luft (Kondensat, Eis, adsorbiertes Wasser, Wasserdampf),
  • Feste Wände,
  • Durchströmte Luftspalte,
  • Hohlräume mit Strahlungsaustausch,
  • Stoffwertemodelle für feuchte Luft, Isolierungen, Folien und feste Wandmaterialien.

Begleitend zur Modellierung werden verschiedene Messungen an Isolierungspaketen durchgeführt. An der TU Hamburg-Harburg wurde ein Versuchstand entwickelt und gebaut, mit dem die Feuchtezunahme von Isolierungspaketen während eines simulierten Flugzyklusses gemessen werden kann. Die Aufzeichnung der Gewichtszunahme erfolgt dabei kontinuierlich ("In-situ-Verfahren"). Die räumliche Verteilung des in der Isolierung enthaltenen flüssigen und gefrorenen Wassers konnte in einem spektakulären Versuch im Forschungsreaktor Garching der TU München mittels Neutronen-Spektrographie sichtbar gemacht werden, siehe nachfolgende Abb. von Joos (TUHH) und Schillinger (TUM, ANTARES). Über die Versuche wurde deutschlandweit im Rundfunk berichtet.

Partner

Neben XRG waren an diesem Verbundvorhaben folgende Institutionen beteiligt:

  • Technische Universität Hamburg-Harburg, Institut für Technische Thermodynamik, Hamburg
  • Airbus Operations GmbH, Hamburg

Förderung

Das Forschungsprojekt Mohicab, welches durch die Hamburger Behörde für Wirtschaft und Arbeit unter dem Förderkennzeichen [HH128] gefördert wurde, hatte im Januar 2008 begonnen und endete im März 2011.

OpenProd

Open Model-Driven Whole-Product Development and Simulation Environment

Einer der bedeutenden Paradigmenwechsel, der sich im Bereich der Produktentwicklung vollzieht, ist die durchgängige Verwendung eines Modells entlang des Produktlebenszyklus. Diese integrative Betrachtungsweise ermöglicht einen wesentlich effizienteren Produktentwicklungsprozess, da die zu entwickelnden Systeme über alle Entwicklungsphasen hinweg getestet und die sukzessive zum Modell ergänzten Informationen durchgängig verwendet werden können. Hier setzt das OPENPROD Projekt an, indem es einen ganzheitlichen Ansatz verfolgt, der eine Vielzahl unterschiedlicher Aspekte der Produktentwicklung berücksichtigt und in die angestrebte integrierte Entwicklungsumgebung einfließen lässt. Die wichtigsten Konzepte sind:

  • Eine das Produkt in seiner Ganzheit abbildende modellgetriebene Entwicklungs- und Designumgebung für Software und Hardware, vom Geschäftsprozess bis zur Inbetriebnahme virtueller Prototypen und der Applikation des fertigen Produkts,
  • Open Source Tools und Komponenten für offene, wiederverwendbare Lösungen,
  • Hohe Interoperabilität durch standardisierte Modellrepräsentationen basierend auf Modelica und SysML/UML.

OpenProd figure

XRG Simulation war beteiligt an mehreren Teilprojekten:

  • Integration von Sparse-Matrix-Operationen in Differentialgleichungslöser
  • Parameter-Optimierung von Modelica-Modellen unter Verwendung des OpenModelica Compilers
  • Einfaches Gebäudemodell für Jahressimulationen als Test-Beispiel (Demonstrator)

Förderung

Das Forschungsprojekt OPENPROD, welches durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung unter dem Förderkennzeichen [01IS09029G] gefördert wurde, hat im Juni 2009 begonnen und endete im Dezember 2012.

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SyntHEX

Optimale Wärmeübertragernetzwerke

SyntHEX logo

In diesem Verbundvorhaben wurde ein Prototyp der Software entwickelt. SyntHEX ist eine hochleistungsfähige Software, mit der auch für die komplexesten Prozesse optimale Wärmerückgewinnungskonzepte erstellt werden können. Es unterstützt den Ingenieur bei der energetischen Analyse von verfahrenstechnischen Prozessen und generiert automatisch Konzeptalternativen für eine optimale Wärmeintegration. Genetische Algorithmen, nach deren Selektionsprinzip immer nur die jeweils besten Ergebnisse weiterentwickelt werden, machen das Optimierungsprogramm besonders leistungsfähig. SyntHEX lässt sich auf alle verfahrenstechnische Prozesse anwenden, bei denen zusätzlich geheizt und gekühlt werden muss. Die Simulationssoftware ist verfügbar für die Betriebssysteme Windows, Linux, Mac OSX.

  • Die Planung und Optimierung von Prozesswärmeströmen mit Hilfe von SyntHEX minimiert Investitions- und Energiekosten
  • SyntHEX liefert optimale Lösungen mit Subnetzwerken, die sich gut in bestehende Prozesse integrieren lassen, ohne dass die Störanfälligkeit zunimmt
  • SyntHEX eignet sich für die Optimierung von bestehenden und neuen Anlagen
  • Durch die Erhöhung der Energieeffizienz trägt SyntHEX zum Klimaschutz bei

SyntHEX GUI

SyntHEX ist so leistungsfähig, dass Sie damit Ihre Investitions- und Betriebskosten gegenüber herkömmlichen Verfahren um bis zu 25 Prozent reduzieren. Im Testvergleich mit der klassischen Pinch-Methode (PM) ermittelt SyntHEX (SY) anhand von Referenzbeispielen eindeutig die wirtschaftlicheren Konzepte für Wärmeübertragernetzwerke (siehe VDI Wärmeatlas, Auflage 11, Kapitel C5, 2013). Diese zeichnen sich u.a. dadurch aus, dass sie mit zahlreichen Subnetzwerken arbeiten. Zudem ist die Anzahl der Wärmeübertrager deutlich kleiner als bei der Pinch-Methode, was Kosten spart und zu einfacheren, in der Praxis besser steuerbaren Prozessen führt.

Partner

SyntHEX wurde von uns im Rahmen eines Forschungsvorhabens in Zusammenarbeit mit dem Institut für Prozess- und Anlagentechnik der Technischen Universität Hamburg-Harburg entwickelt.

Förderung

Das ZIM-Vorhaben mit dem Förderkennzeichen KF2629301 wurde durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie gefördert und lief bis zum 15.12.2012.

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LTX Simulation GmbH
Wohlfartstraße 21b
80939 München
T: +49 (0)89 - 20 97 00 55
E-Mail: info@ltx.de

XRG Simulation

XRG Simulation GmbH
Otto-Lilienthal-Straße 36
71034 Böblingen
T: +49 (0)7031 - 714 77 50
E-Mail: info@xrg-simulation.de

XRG Simulation

XRG Simulation GmbH
Johann-Brand-Weg 71
28357 Bremen  
T: +49 (0)421 1610 2307
E-Mail: info@xrg-simulation.de

XRG Simulation

TOICA

Thermal Overall Integrated Concept Aircraft

TOICA logo

Das europäische Luftfahrtfoschungsvorhaben TOICA zielt darauf ab die Art und Weise wie thermische Studien im Entwicklungsprozess von Flugzeugen vollzogen werden drastisch zu revolutionieren. Ziel ist die Erstellung einer gemeinschaftlichen Arbeitsplattform zur Modellierung und Simulation des thermischen Verhaltens des Flugzeugs, seiner Systeme und Komponenten. Die daraus entstehende thermische Gesamtarchitektur wird innerhalb des sogenannten Behavioral Digital Aircraft auf die Bedürfnisse des Systementwicklers hin angepasst.

TOICA figure

Der effiziente Umgang mit thermischer Energie an Board spielt eine entscheidende Rolle bei der Entwicklung zukünftiger Flugzeuge, da In-Flight Entertainment Systeme mehr Abwärme in die zu kühlende Kabine abgeben, immer mehr elektrische Antriebe wichtige Aufgaben übernehmen, der Rumpf aus stärker isolierenden Verbundwerkstoffe gefertigt wird und nicht zuletzt auch der Kraftstoffverbrauch gesenkt werden muss. Diese anspruchsvolle Aufgabe soll durch eine integrierte Toolkette zur Modellierung und Simulation der interagierenden Systeme erfüllt werden.

XRG war Partner in einem aus 32 Unternehmen bestehendem Konsortium. In zwei Arbeitspaketen hat XRG fortschrittliche Methoden zur Zonalen Modellierung von Kabinensegmenten entwickelt. Es wurden effiziente Modellansätze zur Abbildung des thermischen Verhaltens von Lufträumen entwickelt, welche von XRG durch den Einsatz von systematischen Methoden zur Modellvereinfachung aus 3D (CFD) und 2D/1D (Modelica) Modellierungsansätzen gewonnen wurden. Das Ergebnis sind parametrisierbare Modelle für schnelle Simulationen.

Förderung

Das Forschungsprojekt TOICA erhilt Zuwendungen aus dem 7. Rahmenprogramm der Europäischen Union (FP7 Förderkennzeichen 604981). Das Projekt begann im Sep. 2013 und endete im Aug. 2016.

European Union

Seventh Framework Programme

Disclaimer

Die hier präsentierte Darstellung stellt ausschließlich die Sicht des Autors dar. Die Europäische Union schliesst jegliche Haftung für den Inhalt aus.

CoHeReNT

CoHeReNT - Control of Heat Recovery Networks

Entwicklungsplattform zur Bewertung der Prozessführung verfahrenstechnischer Produktionsanlagen mit komplex verschalteten Wärmeübertragern

Unternehmen, die Produktionsanlagen betreiben, unterliegen heutzutage vielfältigen Anforderungen, die die wirtschaftliche Herstellung von Produkten vorgegebener Qualität mit minimalen Energiekosten und maximaler Anlageverfügbarkeit umfassen. Besonders der letzte Punkt ist bei heutigen, hochintegrierten Anlagen von hoher Bedeutung. Durch die Verkopplung von heißen und kalten Produktströmen in Wärmerückgewinnungssystemen kommt es oft zu Abhängigkeiten der Prozessströme untereinander. Eine Störung in einem Produktstrom wirkt sich auf alle anderen aus. Dies erschwert die Prozessführung von Anlagen und ist ein Grund für die Zurückhaltung des Betriebspersonals gegenüber Wärmeintegrationsprojekten. An dieser Stelle setzte das Kooperationsprojekt an.

Das Ziel war es, eine Entwicklungsplattform zu entwickeln, mit der der Ingenieur eine effiziente Möglichkeit bekommt, in der 1. Stufe die zeitliche Ausbreitung einer Störung innerhalb der Produktionsanlage abzuschätzen. Weiterhin soll die Plattform in der 2. Stufe eine Abschätzung des Aufwands ermöglichen, der notwendig wäre, um die Ausbreitung der Störung an der Anlage auf ein Minimum zu senken und so ein stabile Prozessführung zu sichern.

Partner

In diesem Forschungsvorhaben arbeitete XRG Simulation mit dem Institut für Prozess- und Anlagentechnik der Technischen Universität Hamburg-Harburg zusammen.

Förderung

Das ZIM-Vorhaben mit dem Förderkennzeichen KF2629302 wurde gefördert durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie und endete im Oktober 2016.

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Hamburger Verbund familienfreundlicher Unternehmen

XRG Simulation bietet allen seinen Mitarbeitern die Möglichkeit, Beruf und Familie harmonisch miteinander zu vereinen. Damit das immer reibungslos funktioniert, nutzen wir qualifiziertes Beratungspotenzial.