Experimentelle Thermofluiddynamik

Die Abteilung Experimentelle Thermofluiddynamik befasst sich mit der experimentellen Untersuchung von Mehrphasenströmungen.

Schwerpunktthemen sind:

• Experimente zu grundlegenden Phänomenen in Zweiphasenströmungen
  

  Die Entwicklung von Modellen sowie die Validierung numerischer Berechnungsverfahren für Strömungsprozesse mit mehreren Phasen erfordern verlässliche experimentelle Daten. Experimentelle Studien zur Zweiphasen-Thermofluiddynamik werden durch unsere Abteilung an der Mehrzweck-Thermohydraulikanlage TOPFLOW durchgeführt. Ein wesentlicher Schwerpunkt liegt dabei auf der Entwicklung und dem Einsatz speziell zugeschnittener Messtechnik.

• Experimentelle Untersuchungen von thermofluiddynamischen Phänomenen bei Störfallabläufen in kerntechnischen Anlagen
  

  Es werden ausgewählte Experimente zur der Generierung von Vergleichsdaten für typische Störfallsszenarien, wie Kühlmittelleckagen und Notkühlszenarien in kerntechnischen Anlagen durchgeführt. Für heiße Experimente bei Drücken bis 5 MPa und zugehörigen Sättigungstemperaturen bis 264°C können im Drucktank der TOPFLOW-Versuchsanlage durchgeführt werden. Die gewonnenen Experimentaldaten werden vorrangig zur Evaluierung von Simulationsprogrammen für thermohydraulische und reaktorphysikalische Berechnungen verwendet.

• Entwicklung von Mehrphasenmesstechnik
  

  Experimente an Mehrphasenströmungen erfordern eine dedizierte Mehrphasenmesstechnik, die als solche nicht kommerziell verfügbar ist. Die Abteilung Experimentelle Thermofluiddynamik entwickelt eigene Mehrphasensensoren für räumlich und zeitlich hochauflösende Strömungsstrukturuntersuchungen. Im Fokus stehen dabei bildgebenden Verfahren, wie Gittersensor, Röntgen- und Gammatomographie aber auch schnelle lokale Sonden für den Einsatz in aggressiven Umgebungen, wie Leitfähigkeits- und Thermonadelsonden. Einige dieser Sensoren konnten bis zur Marktreife entwickelt werden.

• Untersuchung technischer Strömungsprozesse
  

  Im Auftrag verschiedener Industriepartner führen wir Untersuchungen zu technischen Strömungsphänomenen mittels der von uns entwickelten Spezialmesstechnik durch. Dazu zählen beispielsweise tomographische Messungen an hydraulischen Kupplungen, Axialpumpen, beheizten Stabbündeln sowie Gasgehaltsmessungen mittels Nadelsonden und Gittersensoren.

• Sicherheit und Effektivität chemischer Prozesse
  

  Ziel ist die Reaktionsaufklärung mit modernen In-situ-Verfahren zur verbesserten Simulation der chemischen Kinetik praxisrelevanter Prozesse. Um Verfahren zur Anlagen- und Prozessdiagnostik bereitzustellen, mit denen unerwünschte Reaktionszustände frühzeitig erkannt werden können, werden die Untersuchungen auf Zustände und Parameterbereiche jenseits der regulären Rezepturen ausgedehnt (Runaway). Für die durchgängige Prozesssimulation vom Normalzustand über die durchgehende Reaktion bis hin zur Druckentlastung werden Berechnungsmethoden entwickelt, die die Reaktionskinetik mit der Fluiddynamik des Prozesses verbinden.