Masterarbeit - Temperaturregelung Von

Die Fraunhofer-Gesellschaft betreibt in Deutschland derzeit 76 Institute und Forschungseinrichtungen und ist die weltweit führende Organisation für anwendungsorientierte Forschung. Rund 30 800 Mitarbeitende erarbeiten das jährliche Forschungsvolumen von 3,0 Milliarden Euro.

Die Heat Roadmap Europe macht deutlich, dass der kollektive Wärmebedarf in 27 europäischen Ländern etwa 50% des Endenergieverbrauchs ausmacht. Folglich spielt der Wärmesektor eine zentrale Rolle bei der Beeinflussung der europäischen CO2-Emissionen, was die Notwendigkeit einer auf erneuerbaren Energien basierenden Wärmeversorgung unterstreicht, um den Herausforderungen der globalen Erwärmung wirksam zu begegnen.

In diesem Zusammenhang spielen Fernwärmenetze (FWN) eine wichtige Rolle, da sie eine vollständig dekarbonisierte Wärmeversorgung unter Nutzung verschiedener dezentraler Wärmequellen realisieren können. Das Funktionsprinzip eines DHG ist der Transport von durch Wärmeproduzenten erhitztes Wasser zu den Wärmeverbrauchern, die diesem Wasser Wärme entziehen und dadurch die Wassertemperatur im Netz senken und das Wasser zurück zu den Produzenten pumpen.
Eine zentrale Komponente, die eine Wärmequelle oder Wärmesenke mit dem DHG koppelt, ist ein Wärmetauscher. Die hier betrachtete Wärmetauscher-Technologie ermöglicht die Wärmeübertragung zwischen zwei hydraulisch getrennten Massenströmen. Der Wärmeübergang hängt dabei entscheidend von den Massenströmen und der mechanischen Konstruktion ab, was zu komplexen, stark nichtlinearen Übertragungseigenschaften führt. Eine genaue Regelung solcher Wärmetauscher und der dargestellten Übertragungsvorgänge ist wichtig für einen wirtschaftlichen DHG-Betrieb.

Ziel dieser Masterarbeit ist es daher, die Leistungsfähigkeit moderner Regelungsmethoden für Wärmetauscher auf der Basis eines physikalisch kompatiblen Computational Fluid Dynamics (CFD)-Modells des Wärmetauschers zu untersuchen. Das CFD-Modell kann verschiedene Ebenen der Genauigkeit und Komplexität verwenden, aus denen eine reduzierte Darstellung der Betriebsparameterlandschaft gesucht wird (z.B. mit maschinellen Lernwerkzeugen).
Die Masterarbeit wird von Wissenschaftlern des Fraunhofer IEG zu energie
- und regelungstechnischen Themen und von Wissenschaftlern des Lehrstuhls für Numerische Strömungs
- und Gasdynamik der Brandenburgischen Technischen Universität Cottbus-Senftenberg, insbesondere von Marten Klein, zu CFD-bezogenen Themen betreut.

Wenn Du Interesse an dieser Masterarbeit in einem offenen und vielfältigen Team hast und den Brückenschlag von der angewandten zur Grundlagenforschung schaffen möchtest, dann bewirb Dich jetzt

**Was Du bei uns tust**
- Literaturrecherche zu Wärmetauschern und internen Übertragungsprozessen in der Fernwärme, mathematische Modellierung von Wärmetauschern anhand von CFD-Simulationen von Plattenwärmetauschern.
- Implementierung eines CFD-Modells mit angemessener Genauigkeit zur Beschreibung der thermischen und hydraulischen Dynamik von Wasser-Wasser-Plattenwärmetauschern, gefolgt von einer CFD-Daten-basierten Modellreduktion
- Entwurf und Softwareimplementierung vielversprechender Temperaturregelungsstrategien für Wasser-Wasser-Plattenwärmetauscher
- Simulationsfallstudie zur Bewertung der Leistung der entworfenen Temperaturregelungsstrategien für Wärmetauscher, wenn sie mit dem CFD-basierten Modell reduzierter Ordnung als Software-in-the-Loop-Ansatz getestet werden Dokumentation der Ergebnisse**Was Du mitbringst**
- Du bist eingeschriebene*r Student*in in den Bereichen Ingenieurwesen, Mathematik, Energietechnik oder anderen MINT-Studiengängen
- Gute Kenntnisse der Fluiddynamik oder/und der Wärme
- und Stoffübertragung oder/und der mathematischen Modellierung oder/und der Simulation dynamischer Systeme
- Anwendererfahrung mit CFD-Simulationswerkzeugen, vorzugsweise ANSYS Fluent oder OpenFOAM
- Gute Programmierkenntnisse, z. B. Python, Julia, C++ Zusätzliche Erfahrungen in Datenanalyse und/oder maschinellem Lernen, insbesondere mehrdimensionale Regression und Interpolation, sind wünschenswert**Was Du erwarten kannst**
- Eine praxisorientierte Masterarbeit in Zusammenarbeit mit dem Fraunhofer IEG
- Die Möglichkeit eigene Ideen einzubringen
- Unsere Betreuer*Innen machen Dich stark, damit Du erfolgreich bist
- Aktive Teilnahme zum Gelingen deiner Masterarbeit
- Eine gut ausgestattete technische Infrastruktur an Deinem Arbeitsplatz

Wir wertschätzen und fördern die Vielfalt der Kompetenzen unserer Mitarbeitenden und begrüßen daher alle Bewerbungen - unabhängig von Alter, Geschlecht, Nationalität, ethnischer und sozialer Herkunft, Religion, Weltanschauung, Behinderung sowie sexueller Orientierung und Identität. Schwerbehinderte Menschen werden bei gleicher Eignung bevorzugt eingestellt.

Die Vergütung richtet sich nach der Gesamtbetriebsvereinbarung zur Beschäftigung der Hilfskräfte.

Mit ihrer Fokussierung auf zukunftsrelevante Schlüs