Master theses / Diploma theses

CFD-Simulationen für Strömungen mit freien Oberflächen werden oft auf Grundlage des homogenen Modellansatzes durchgeführt, bei dem nur ein Satz von Bilanzgleichungen betrachtet wird. Die verschiedenen Phasen werden dann durch unterschiedliche Stoffwerte berücksichtigt. Da nur ein Geschwindigkeitsfeld berechnet wird, führt das zu Problemen sobald die Phasen nicht klar räumlich getrennt sind, was z. B. bei Blasenentrainment in einer Wellen- oder Schwallströmung der Fall ist. Die Separation der Phasen kann dann nicht korrekt beschrieben werden.

Am HZDR wurde in der Vergangenheit der Euler-Euler-Ansatz für Mehrphasenmodellierung auch für den Fall von Strömungen mit freien Oberflächen genutzt. Zusätzlich ist jedoch eine sorgfältige Behandlung der verschiedenen Aspekte des Euler-Euler Ansatzes notwendig, die in der bisherigen Form in diesem Modell nicht enthalten sind:

• Die Grenzflächendichte muss den Anforderungen der integrierten Bilanzen entsprechen. Im Fall von Vorhandensein von Oberflächenwellen sollte ihr Beitrag zur Grenzflächendichte berücksichtigt werden.
• Die Zwischenphasenmodelle sollten die Oberflächenmorphologie einbeziehen.
• Die Turbulenzgenerierung an der freien Oberfläche muss ebenfalls beachtet werden.

Deshalb wurde am HZDR in enger Zusammenarbeit mit ANSYS das AIAD (Algebraic Interfacial Area Density)-Modell entwickelt.

Thema der Arbeit sollte die Weiterentwicklung des AIAD-Modells in ANSYS CFX hinsichtlich der besseren Beschreibung des Impulsaustausches und der Turbulenzbehandlung an der freien Oberfläche sein. Es ist vorgesehen, im Rahmen der Arbeit geeignete Geschwindigkeits- und Turbulenzmessdaten aus der Literatur zu verwenden. Zusätzlich werden Modelle für den Phasenübergang an der freien Oberfläche auf ihre Tauglichkeit überprüft.

Ein weiterer Aspekt ist die numerische Stabilität des Modells. Momentan ist das AIAD Modell in einigen Anwendungsfällen noch numerisch instabil und erfordert höhere Rechenzeiten. Die Einführung von Glättungsfunktionen und Optimierungsalgorithmen sollte hier in enger Zusammenarbeit mit ANSYS erfolgen.

Ziel ist es, allen ANSYS CFX Nutzern das Modell in einer zukünftigen Release zur Verfügung zu stellen.

Wünschenswert ist ein guter bis sehr guter Notendurchschnitt. Sie sind kreativ und bringen gerne neue Ideen ein. Zuverlässigkeit, Selbständigkeit und strukturiertes Arbeiten zeichnen Ihre Persönlichkeit aus. Sie verfügen über Erfahrungen in den relevanten Bereichen und besitzen gute MS Office Kenntnisse. Sie können sich in neue Aufgabenstellungen schnell einarbeiten, bringen sich gern in ein motiviertes Team ein und verfügen über sehr gute Englisch-Kenntnisse. Dann freuen wir uns darauf, Sie kennenzulernen!

• Begonnenes Studium der Verfahrenstechnik, Chemieingenieurwesen, Maschinenbau o.ä.
• Interesse am numerischen Arbeiten
• CFD Kenntnisse (ANSYS CFX) und Programmiererfahrungen sind von Vorteil

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