Numerische Löser - Unterstützung bei der Entwicklung

Das Institut für Raumfahrtsysteme in Bremen analysiert und bewertet komplexe Systeme der Raumfahrt hinsichtlich technischer, wirtschaftlicher und gesellschaftlicher Relevanz. Unser Institut entwickelt raumfahrtgestützte Anwendungen für den wissenschaftlichen, kommerziellen Bedarf und setzt diese in Kooperation mit anderen DLR-Instituten, Forschungseinrichtungen und der Industrie um. Die Abteilung Transport- und Antriebssysteme befasst sich primär mit der Erforschung und Entwicklung von Technologien der Treibstoffhandhabung von Raumfahrzeugen.

Die Beherrschung der Treibstoffhandhabung nimmt in der Entwicklung von Raketensystemen eine Schlüsselfunktion ein. Hierbei sind zwei Themenbereiche von besonderer Bedeutung. Zum einen spielt das Schwappverhalten des Treibstoffes eine große Rolle. Äußere Kräfte auf die Rakete, wie beispielsweis Änderungen in der Windlast während des Aufstiegs in der Atmosphäre, führen zu einem Schwappen der Treibstoffe in den Tanksystemen und haben Einfluß auf den Gesamtschwerpunkt, welcher wiederum vom Lageregelungssystem kontrolliert werden muss. Ein tiefes Verständnis der Schwapp-Phänomene ist für die Auslegung von Raketensystemen eine notwendige Voraussetzung. Das zweite Themengebiet umfasst die thermodynamischen Prozesse im Tank, welche einen entscheidenden Einfluss auf den Zustand der Treibstoffe haben. Gerade bei kryogenen Tanksystemen, wie bei der Oberstufe der aktuellen Entwicklung der ARIANE6, ist eine genaue Kenntnis der Zustandsgrößen in der Flüssigkeit und auch in der Gasphase über die gesamte Missionsdauer von fundamentaler Bedeutung. Beide Themen sind eng miteinander gekoppelt und müssen für die Systemauslegung zusammen betrachtet werden. Bei der ARIANE6 wird als Treibstoff flüssiger Wasserstoff und als Oxidator Sauerstoff verwendet. Die beiden tiefkalten Flüssigkeiten ermöglichen zwar einen hohen spezifischen Impuls (ISP), führen jedoch zu großen Temperaturunterschieden zwischen Umgebung und Treibstoff. Die daraus resultierenden großen Wärmeströme können durch Isolation verringert werden, jedoch auf Kosten des Gewichts der Rakete. Ziel ist hier die thermodynamischen Prozesse z.B. Druckanstieg des Tanks aufgrund von Verdampfungseffekten zu verstehen, um die Leistung der Trägerraketen weiter zu steigern.

Zur Erforschung der kryogenen Treibstoffhandhabung betreibt das DLR Bremen ein Kryolabor. Daneben entwickelt das DLR Bremen Tools (z.B. CFD-OpenFOAM), welche für die Berechnung des Treibstoffverhaltens und die Auslegung von Raumfahrtsystemen genutzt werden. Die im Kryolabor erzielten Experimentergebnisse werden für die Validierung der Tools eingesetzt. Zur Unterstützung bei der Entwicklung numerischer Tools sollen folgende Aufgaben während Ihres Praktikums mit anschließender Bachelorarbeit ausgeführt werden:

• Unterstützung bei der Entwicklung
• Berechnung von Experimenten mit bereits fertigen Lösern
• Berechnung von Validation-Experimenten

Bei den numerischen Tools wurden eigene CFD-Löser entwickelt. Diese ermöglichen die Berechnung der thermodynamischen Zustände sowie das Schwappverhalten von Flüssigkeiten.

Weitere Informationen

Unternehmen

Helmholtz Gemeinschaft

Bereich/Abteilung

DLR-Institut für Raumfahrtsysteme

Abschlussart

Bachelorarbeit / Masterarbeit / Diplomarbeit

Ansprechpartner/in

Name: Herr Henning Scheufler

Branche

Forschung und Entwicklung

Anforderungen

• Studium einer Ingenieurs- oder Naturwissenschaft
• gute Kenntnisse einer objektorientierten Programmiersprache (C++, Java oder o.ä.)
• sehr gutes Verständnis von Wärmeübertragung, Stoffübertragung und Mechanik
• eigenständiges Arbeiten als Teil eines Teams
• Vorkenntnisse in OpenFOAM oder anderen CFD-Tools wäre wünschenswert

Zusatzinformationen

DLR-Standort Bremen

Beginn
ab sofort

Dauer
zunächst befristet auf 6 Monate

Kennziffer 00866

Freuen Sie sich auf einen Arbeitgeber, der Ihr Engagement zu schätzen weiß und Ihre Entwicklung durch vielfältige Qualifizierungs- und Weiterbildungsmöglichkeiten fördert. Unser einzigartiges Arbeitsumfeld bietet Ihnen Gestaltungsfreiräume und eine unvergleichbare Infrastruktur, in der Sie Ihre Mission verwirklichen können. Schwerbehinderte Bewerberinnen bevorzugen wir bei fachlicher Eignung.