TY - THES

T1 - Strömungstechnische Grundlagen für die Bewetterung verzweigter untertägiger Hohlraumbauwerke

AU - Wallner, Florian

N1 - gesperrt bis null

PY - 2021

Y1 - 2021

N2 - Diese Masterarbeit behandelt strömungstechnische Grundlagen für die Bewetterung verzweigter, untertägiger Hohlraumbauwerke und die daraus abgeleiteten analytischen Rechenverfahren. Analytische Berechnungsmethoden helfen bei Vordimensionierungen von Lüftungsanlagen, bei Plausibilitätskontrollen von numerischen Berechnungen und bei allen strömungstechnischen Berechnungen, für die Näherungen ausreichend sind. Im Gegensatz zu analytischen Berechnungsmethoden sind numerische Berechnungsmethoden zu strömungstechnischen Problemstellungen sehr aufwendig und rechenintensiv. Die dafür benötigte Software, Hardware und Arbeitszeit sind mit hohen Kosten verbunden. Daher sind analytische Berechnungsmethoden und das dafür benötigte Verständnis der Strömungsvorgänge für einen Ingenieur von großer Praxisrelevanz. Zu Beginn dieser Arbeit werden strömungstechnische Grundlagen in Bezug auf untertägige Hohlraumbauwerke recherchiert und zusammengefasst. Dabei werden die wichtigsten Strömungsvorgänge erklärt und mit den entsprechenden mathematischen Gleichungen versehen. Des Weiteren werden etwaige Randbedingungen der Wetterströmungen wie meteorologische Einflüsse oder Ventilatoren erörtert. Das Ziel dieser Masterarbeit ist es, die zu Beginn vorgestellten strömungstechnischen Vorgänge und analytischen Berechnungsmethoden am Beispiel des Zentrums am Berg sinnvoll anzuwenden. Dabei werden die berechneten Druckverläufe, Geschwindigkeitsverläufe und Temperaturverläufe in Brandsituationen grafisch dargestellt und auf ihre Plausibilität hin überprüft. Für die ersten Berechnungen wurde ein 100 m langes Rohr gewählt, dessen Querschnitt einem Eisenbahntunnel im Zentrum am Berg nachempfunden ist. Für dieses Rohr wurden Druckverluste zweier Fälle berechnet. Der erste Fall ist eine Berechnung, bei der die Temperatur der strömenden Luft und die Wandtemperatur als konstant angenommen werden. Der zweite Fall ist ein Brandfall, bei dem die Abluft von der Brandstelle einen Temperaturverlauf aufweist. Diese beiden Ergebnisse wurden mit numerischen Simulationen verglichen. Abschließend wurde das Zentrum am Berg als gesamtes System unter Berücksichtigung der speziellen Streckenführung, der dort vorhandenen Einbauten und die damit verbundenen Verluste betrachtet. Mit diesen Erkenntnissen wurden analytische Berechnungen angestellt, die daraus resultierenden Ergebnisse wurden schließlich erläutert und grafisch dargestellt.

AB - Diese Masterarbeit behandelt strömungstechnische Grundlagen für die Bewetterung verzweigter, untertägiger Hohlraumbauwerke und die daraus abgeleiteten analytischen Rechenverfahren. Analytische Berechnungsmethoden helfen bei Vordimensionierungen von Lüftungsanlagen, bei Plausibilitätskontrollen von numerischen Berechnungen und bei allen strömungstechnischen Berechnungen, für die Näherungen ausreichend sind. Im Gegensatz zu analytischen Berechnungsmethoden sind numerische Berechnungsmethoden zu strömungstechnischen Problemstellungen sehr aufwendig und rechenintensiv. Die dafür benötigte Software, Hardware und Arbeitszeit sind mit hohen Kosten verbunden. Daher sind analytische Berechnungsmethoden und das dafür benötigte Verständnis der Strömungsvorgänge für einen Ingenieur von großer Praxisrelevanz. Zu Beginn dieser Arbeit werden strömungstechnische Grundlagen in Bezug auf untertägige Hohlraumbauwerke recherchiert und zusammengefasst. Dabei werden die wichtigsten Strömungsvorgänge erklärt und mit den entsprechenden mathematischen Gleichungen versehen. Des Weiteren werden etwaige Randbedingungen der Wetterströmungen wie meteorologische Einflüsse oder Ventilatoren erörtert. Das Ziel dieser Masterarbeit ist es, die zu Beginn vorgestellten strömungstechnischen Vorgänge und analytischen Berechnungsmethoden am Beispiel des Zentrums am Berg sinnvoll anzuwenden. Dabei werden die berechneten Druckverläufe, Geschwindigkeitsverläufe und Temperaturverläufe in Brandsituationen grafisch dargestellt und auf ihre Plausibilität hin überprüft. Für die ersten Berechnungen wurde ein 100 m langes Rohr gewählt, dessen Querschnitt einem Eisenbahntunnel im Zentrum am Berg nachempfunden ist. Für dieses Rohr wurden Druckverluste zweier Fälle berechnet. Der erste Fall ist eine Berechnung, bei der die Temperatur der strömenden Luft und die Wandtemperatur als konstant angenommen werden. Der zweite Fall ist ein Brandfall, bei dem die Abluft von der Brandstelle einen Temperaturverlauf aufweist. Diese beiden Ergebnisse wurden mit numerischen Simulationen verglichen. Abschließend wurde das Zentrum am Berg als gesamtes System unter Berücksichtigung der speziellen Streckenführung, der dort vorhandenen Einbauten und die damit verbundenen Verluste betrachtet. Mit diesen Erkenntnissen wurden analytische Berechnungen angestellt, die daraus resultierenden Ergebnisse wurden schließlich erläutert und grafisch dargestellt.

KW - aerodynamics

KW - ventilation

KW - Zentrum am Berg

KW - Strömungslehre

KW - Bewetterung

KW - Zentrum am Berg

M3 - Masterarbeit

ER -