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Im Projekt ViPQuali wurde eine Methode entwickelt, die es erstmals erlaubt, eine Materialalterung eines Bauteils unter dem Einfluss von Sonnenstrahlung mittels numerischer Simulation zu berechnen und vorher zu sagen. Die für dieses Vorgehen notwendigen Strömungs- und Temperatursimulationen können mit verschiedener am Markt erhältlicher Software durchgeführt werden. Es handelt sich also hierbei um eine generische Vorgehensweise, die aus folgenden Schritten besteht: (1) Berechnung aller relevanten physikalischen Größen (z. B absorbierte Strahlung, Temperatur, Feuchte etc.) am und im Bauteil mittels CFD-Software, (2) Berechnung dieser Größen für alle relevanten Sonnenstände (direkt oder interpoliert), (3) Hinzunahme einer Wirkungsfunktion w(t) für die Materialveränderung und Berechnung aller dafür notwendigen Größen (z. B. Arrhenius- Funktion o. ä.) aus den beiden vorausgegangenen Schritten, (4) Summation der Wirkungsfunktion über die Häufigkeiten der auftretenden Ereignisse (Sonnenstände), (5) Summation dieser Beiträge über fortlaufende Monate zur Bestimmung der Materialveränderung im Jahreszyklus, (6) graphische Darstellung der Materialalterung in der CFD-Software. Mit dieser Methodik konnte ein Werkzeug geschaffen werden, welches prinzipiell auf beliebige Bauteile, beliebige Standorte und unterschiedliche Dosis- Wirkungsfunktionen angewendet werden kann. Die Ergebnisse der mit dieser Simulationsmethodik untersuchten IPDP-Box mit eingebrachtem Hütchen zeigten sehr gute Übereinstimmung mit dem Experiment. Sowohl die Wandtemperaturen der Box als auch die Temperatur des Hütchens stimmen sehr gut überein. Des Weiteren traten die ersten Schädigungen am Hütchen in einem Zeitrahmen auf, für die auch die Simulation Rissbildung vorhersagt, und die Art der Schädigungen am realen Bauteil zeigt dieselbe Streifenstruktur, die in der Simulation sichtbar wird. Mit dem ViPQuali-Simulationstool konnte somit eine Methodik und ein Werkzeug geschaffen werden, welches als Basis für numerische Simulationen von Materialveränderungen in der Zukunft herangezogen werden kann, und dessen Funktionsweise anhand realer Versuche bestätigt werden konnte. Für die untersuchten Wirkungsobjekte Direktbeschichtungen und Wood-Plastic-Composites wurden Dosis-Wirkungsbeziehungen mit Hilfe von Klimaindizes entwickelt und für die Photovoltaikmodule Feuchtetransportsimulationen durchgeführt. Die hier ermittelten Dosis-Wirkungsfunktionen beinhalten neben der Temperatur und Bestrahlung die Materialfeuchte, die bei den Polypropylenhütchen noch nicht angewendet werden musste, für andere Kunststoffe aber von großer Relevanz ist.
In the project ViPQuali a method was developed which, for the first time, enables the computation and prediction of the ageing of a product under the influence of solar radiation and temperature using numerical simulation. The flow and temperature simulation necessary for this procedure could also be achieved with other software available on the market, in combination with statistical methods. The following describes a generic approach, which consists of several indexing steps: Computation of all relevant physical parameters at and in the part by means of CFD software Computation of these parameters for all relevant sun orientations (direct or interpolated) Inclusion of the dose-response-function for the material change and computation of all parameters from the two preceding steps Summation of the dose-response-function over the frequency of the events (positions of the sun) Summation of these contributions over consecutive months in order to determine the material change in the yearly cycle Visualization of the material ageing in the CFD software With this methodology a tool was created which can be applied in principle to arbitrary designs, arbitrary locations and different doseresponse-functions.