Untersuchung des Verhaltens von freigesetztem Isolationsmaterial in einer Kühlmittelströmung (Kühlmittelströmung mit Feststoffpartikeln) - Modellentwicklung

Die CFD-Modellierung des Fasertransports wurde auf der Basis des Euler/Euler-Ansatzes untersucht. Die Nachbildung des Transportverhaltens der Partikel erfordert die korrekte Beschreibung des Impulsaustausches. Hierfür liefert die Auswertung der Sinkgeschwindigkeiten aus den Experimenten am Versuchsstand „Säule“ die notwendigen Informationen. Über die Vorgabe von Partikeldichte und Partikeldurchmesser kann die Sinkgeschwindigkeit nachgebildet und der Partikeltransport adäquat modelliert werden. Beispielsimulationen einer partikelbeladenen Strömung im Versuchsstand „Ringkanal“ lieferten plausible Resultate.
Das Anlagerungs- bzw. Abtragungsverhalten der Partikel an Hindernissen (z. B. Wehren) wurde über die Modellierung einer vom Feststoffanteil abhängigen Viskosität simuliert. Dieser Zusammenhang wurde an die Ergebnisse der Experimente im Ringkanal angepasst. Erste Demonstrationsrechnungen zur Beschreibung des Partikeltransportes an Hindernissen ergaben plausible Resultate. In anderen Beispielen zeigte die Parametervariation einer feststoffabhängigen Viskosität jedoch einen zu geringen Einfluss auf die berechneten Ablagerungsmengen, um die experimentellen Befunde zu reproduzieren.
Es wurde ein Modell des Differenzdruckaufbaus aus den Kompaktierungseigenschaften der auf dem Sieb abgelagerten Fasern entwickelt und an Experimenten justiert. Damit steht neben den in der Literatur veröffentlichten Korrelationen ein weiteres Verfahren zur Berechnung des Differenzdrucks zur Verfügung. In einer Machbarkeitsstudie wurde die Wirkung eines Siebes auf das Strömungsfeld unter Nutzung des Modellansatzes des porösen Körpers in CFX-4.4 implementiert. Das implementierte Modell liefert qualitativ plausible Resultate.