Modellierung von Flüssigkeitsschwappen an Bord eines spin-stabilisierten Satelliten - Experimentelle oder numerische Parameterbestimmung

Ihre Mission:

Das Institut für Raumfahrtsysteme in Bremen analysiert und bewertet komplexe Systeme der Raumfahrt hinsichtlich technischer, wirtschaftlicher und gesellschaftlicher Relevanz. Das Institut entwickelt raumfahrtgestützte Anwendungen für den wissenschaftlichen, kommerziellen sowie sicherheitsrelevanten Bedarf und setzt diese in Kooperation mit anderen DLR-Instituten, Forschungseinrichtungen und der Industrie um.

Im Rahmen des Kompaktsatellitenprogramms wird die Satellitenmission Eu:CROPIS entwickelt, welche die Langzeitstabilität eines biologischen Lebenserhaltungssystems unter verschiedenen Gravitationsbedingungen demonstrieren soll. Zur Erzeugung der künstlichen Schwerkraft wird ein spin-stabilisierter Satellit benötigt, welcher verschiedene Flüssigkeiten in Tanks mit sich führt. Zur Verifikation der Stabilität der Lageregelung wird eine Simulation aufgebaut, welche auch vereinfachte Modelle des Schwappens dieser Flüssigkeiten enthalten muss.

Im Rahmen einer Studentenarbeit soll ein Experiment entwickelt werden, welches hilft, aus Tankgeometrie und Flüssigkeitsverhalten am Boden die Parameter zu bestimmen, die zur Simulation des Flüssigkeitsschwappens unter Weltraumbedingungen benötigt werden. Dabei ist zu berücksichtigen, dass sich die Flüssigkeiten unter verminderter Schwerkraft anders verhalten als am Boden.

Alternativ können diese Parameter auch numerisch mittels eines CFD-Modells bestimmt werden. Auch hier ist das Ziel die Entwicklung eines vereinfachten Simulationsmodells.

Die Aufgaben beinhalten die Einarbeitung in das Projekt und die relevanten Teile der Lageregelung, Literaturrecherche und fluiddynamische Vorüberlegungen. Bei der experimentellen Bestimmung der Modellparameter sind die weiteren Aufgaben: Aufstellen der Anforderungen an ein solches Experiment, Planung des Aufbaus inkl. Konstruktion, Festlegung notwendiger Sensoren und Begleitung der Beschaffung der Komponenten. Je nach Dauer der Arbeit und Lieferzeit der Komponenten kann die Arbeit auch auf Zusammenbau und Durchführung des Experiments erweitert werden.

Weitere Aufgaben bei der numerischen Bestimmung mittels CFD-Modells wären: Modellierung der Geometrien im CFD-Programm, Berechnung des Schwappverhaltens für verschiedene Bedingungen und Entwicklung eines vereinfachten Ersatzmodells aus den Ergebnissen.

Die durchgeführten Arbeiten sind zu dokumentieren.

Die wöchentliche Arbeitszeit beträgt, je nach Absprache, bis zu 20 Stunden wöchentlich.

Weitere Informationen

Unternehmen

Helmholtz Gemeinschaft

Bereich/Abteilung

DLR-Institut für Raumfahrtsysteme

Abschlussart

Bachelorarbeit / Masterarbeit / Diplomarbeit

Branche

Luft und Raumfahrt

Anforderungen

•Ingenieurs- oder Physikstudium mit Schwerpunkt auf Fluiddynamik
•Erfahrungen im Bereich Modellbildung und Simulation
•Erfahrung mit CAD- und CFD-Programmen

Zusatzinformationen

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Leistungen

Finanzielle Unterstützung

› bis Entgeltgruppe 05 TVöD