Entwicklung eines geeigneten Simulationsmodells zur Berechnung des Strömungsfeldes und der Temperaturverteilung im klimatisierten Gehäuse einer Kirchenorgel

• Applicant: Professor Dr.-Ing. Stephan Pitsch
• Subject Area: Fluid Mechanics ; Construction Material Sciences, Chemistry, Building Physics
• Term: from 2008 to 2010
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 81979265

Bedingt durch das schnelle Aufheizen von Kirchen im Winter oder durch starke Sonneneinstrahlung im Sommer entsteht eine sehr ungleichmäßige Temperaturverteilung im Gehäuse von vielen Kirchenorgeln. Eine Orgel besteht in der Regel aus mehreren Werken (Einheiten aus jeweils 300-500 Orgelpfeifen), die sich in verschiedenen Höhen befinden. Die Pfeifen eines höher gelegenen Werkes stehen auf Grund thermischer Konvektion in einer wärmeren Umgebung als die Pfeifen eines tiefer gelegenen Werkes und klingen deshalb mit einer höheren Frequenz. Je nach Tiefe des Orgelgehäuses können solche Frequenzunterschiede auch zwischen vorderen und hinteren Pfeifen auftreten. Werden nun Pfeifen aus unterschiedlichen Temperaturbereichen gleichzeitig gespielt, entstehen auf Grund der Verstimmung Schwebungen im Gesamtklang, was bei Veranstaltungen wie z.B. Gottesdiensten oder Konzerten sehr störend ist. Eine Lösung für dieses Problem könnte ein Belüftungssystem sein, das eine gute Durchmischung der Temperaturschichten im Orgelgehäuse und damit eine gleichmäßigere Temperaturverteilung erzeugt. Da jede Orgel eine Einzelanfertigung ist und die räumlichen Gegebenheiten in der Regel völlig verschieden sind, sind zur Einstellung eines solchen Belüftungssystems zahlreiche Messungen notwendig, was einen erheblichen Zeit- und Kostenfaktor darstellt und für Orgelbauer sowie Kirchengemeinden nicht akzeptabel ist. Aus diesem Grund soll in dem seit Oktober 2008 laufenden Forschungsvorhaben an der Technischen Universität Stockholm ein geeignetes CFD (Computational Fluid Dynamics) Simulationsmodell entwickelt und anhand von bereits vorhandenen Messdaten überprüft werden, das zur Planung und Optimierung eines solchen Belüftungssystems verwendet werden kann.

• DFG Programme: Research Fellowships
• International Connection: Sweden
• Host: Professor Sture Holmberg