Studienarbeit (abgeschlossen)

Elena Kleine, Jonas Samsel

Umwelttechnik & Ressourcenmanagement

Numerische Untersuchung des Ausbreitungsvorganges eines Tracers in einer Straßenschlucht



In der zu bearbeitenden Studienarbeit sollen die Ausbreitungsvorgänge eines Schadstoffes in einer Straßenschlucht mit dem Simulationsprogramm ANSYS-CFX simuliert und anschließend mit den Ergebnissen der Literatur verglichen werden.

Die Ausbreitung der durch den Straßenverkehr emittierten Schadstoffe in Straßenschluchten ist allgemein schlecht, da Gebäude die Straße von beiden Seiten begrenzen und somit Einfluss auf die Strömungseigenschaften haben. Auf Grund dieser schlechten Ausbreitungsmöglichkeiten sind die Konzentrationen von beispielsweise Kohlendioxid oder unterschiedlichen Stickoxiden im städtischen Gebiet oftmals sehr hoch. Diese Schadstoffe haben viele negative Eigenschaften, da sie umweltschädlich sind und durch ihre toxische Wirkung auch für den Menschen gesundheitsschädlich sein können. Folglich ist die Betrachtung dieser Ausbreitungsvorgänge in Abhängigkeit von Verkehrsaufkommen und klimatischen Gegebenheiten wie Windgeschwindigkeiten und Temperaturen schon seit vielen Jahren ein intensives internationales Forschungsfeld.

Im Rahmen dieser Studienarbeit soll nun zuerst die Geometrie der Straßenschlucht zusammen mit dem für die Simulation benötigten Rechengitter mit Hilfe des Gittergenerierungsprogrammes ICEM CFD erstellt werden. Die Abmessungen der Geometrie werden dabei in Anlehnung an die aktuelle Literatur gewählt, wo bereits ähnliche Untersuchungen in einem Windkanal durchgeführt wurden. Anschließend werden dem Gitter im Simulationsprogramm ANSYS-CFX die nötigen Randbedingungen gegeben. Der Wind geht hierbei lotrecht zur Straßenschlucht und nimmt nach oben hin an Windgeschwindigkeit zu. Der durch den Straßenverkehr emittierte Schadstoff wird durch mehrere Punktquellen dargestellt. Die Berechnung erfolgt ebenfalls in ANSYS-CFX als RANS Simulation unter Verwendung des Standard k-ε Turbulenzmodells. Abschließend sollen die Ergebnisse mit Werten der aktuellen Literatur verglichen werden und Zusammenhänge zu aktuellen Bundes-Emissionsschutzgesetzen zur Schadstoffeingrenzung formuliert werden.

Lehrstuhl und Betreuer

Lehrstuhl für Windingenieurwesen und Strömungsmechanik
(Prof. Dr.-Ing. Rüdiger Höffer)

Lehrstuhllogo

Betreuung

Dipl.-Ing. Cornelia Wevers