TY  - THES
A3  - Zhang, Chuanzeng
AB  - Zum Schutz vor Lärmeinwirkungen und hinsichtlich eines möglichst geringen Energieverbrauchs müssen im Bauwesen verwendete Wandstrukturen sowohl über eine gute Schalldämmung als auch über eine effiziente Wärmedämmung verfügen. Um diese beiden Vorgaben bestmöglich zu erfüllen, werden zur Optimierung der Schall- und Wärmedämmeigenschaften von Wandstrukturen üblicherweise experimentelle Messungen sowie analytische und numerische Untersuchungen durchgeführt. Während umfangreiche Messreihen teuer und zeitaufwändig sind, müssen für analytische Methoden starke Vereinfachungen bezüglich der möglichen Randbedingungen und dem geometrischen Aufbau vorgenommen werden. Durch die Anwendung geeigneter numerischer Näherungsverfahren können hingegen fast alle relevanten physikalischen Phänomene in der Berechnung berücksichtigt werden. In der vorliegenden Arbeit wird ein virtuelles Mehrzwecklabor entwickelt, das in der Lage ist, die Schall- und Wärmedämmeigenschaften von geometrisch beliebigen Wandstrukturen zu ermitteln und zu optimieren. Zur Bestimmung der Schalldämmeigenschaften wird ein vollständig gekoppeltes Fluid-Struktur-Interaktionsproblem (FSI) im Frequenzbereich gelöst, wobei sich die numerische Näherungsrechnung am prinzipiellen Vorgehen bei einer Messung im Labor orientiert. Die im virtuellen Mehrzwecklabor berechneten Kennwerte der Schalldämmung sind daher gut mit experimentellen Versuchsergebnissen vergleichbar. Durch Lösung der Wärmeleitungsgleichung werden die Wärmedämmeigenschaften bestimmt. Für luftgefüllte Spalte und Hohlräume innerhalb der Struktur wird dazu ein äquivalenter Wärmeleitkoeffizient verwendet. Das virtuelle Mehrzwecklabor soll die Kennwerte der Schall- und Wärmedämmung für eine große Anzahl an Geometrieparametern der Wandstrukturen ermitteln. Um eine genaue und zeiteffiziente Berechnung zu gewährleisten, wird die Spektral-Elemente-Methode (SEM), eine fortschrittliche Variante der Finite-Elemente-Methode (FEM), verwendet. Die Effizienz der entwickelten SEM wird anhand von Konvergenzstudien diskutiert. Die im virtuellen Mehrzwecklabor ermittelten Kennwerte der Schall- und Wärmedämmung werden mit experimentellen Daten validiert und mit anderen Näherungsverfahren verglichen. Die Anwendung des virtuellen Labors zur Optimierung von Wandstrukturen wird für ausgewählte Beispiele demonstriert.
AU  - Perras, Elias
DA  - 2020
DO  - 10.25819/ubsi/1820
KW  - Wärmeschutz
KW  - FEM
KW  - Wall
KW  - Sound insulation
KW  - Thermal insulation
LA  - ger
PY  - 2020
TI  - Entwicklung und Anwendung eines virtuellen Mehrzwecklabors zur Untersuchung und Optimierung multifunktionaler Wandstrukturen
TT  - Development and application of a virtual multi-purpose laboratory for the analysis and optimization of multifunctional wall structures
UR  - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:hbz:467-15968
Y2  - 2024-11-22T11:23:18
ER  -