Kontakt

Dr. Dirk Lucas

Lei­ter Computational Fluid Dynamics
d.lucasAthzdr.de
Tel.: +49 351 260 2047

Computational Fluid Dynamics

Im Focus der Arbeiten der CFD-Abteilung stehen:

  • Die Entwicklung und Validierung von CFD-Modellen für Mehrphasenströmungen
    • für industrielle Anwendungen auf mittleren und großen Skalen
    • auf der Basis des Mehr-Fluid Euler-Euler-Ansatzes.
  • Dedizierte Experimente und DNS / LES für die Entwicklung und Validierung von Schließungsmodellen.

Stichworte

AIAD, Baseline-Modelle, Blasen-induzierte Turbulenz, Blasenströmungen in Flüssigmetallen, Brennelementlagerbecken, chemische Reaktionen, dichtegetriebene Strömungen, Dreiphasenströmungen, Experimente, Flashing, Flotation, GENTOP, iClass, iMUSIG, Klimaanlagen, Koaleszenz, Kondensation, Konferenz, kritischer Wärmestrom, Kurzlehrgang, Nachwuchsgruppe, OpenFOAM, OpenFOAM Hybrid, OpenFOAM_RCS, Phasenübergang, polydisperse Blasenströmungen, Populationsbilanzmodellierung, rotierende Strömungen, Sieden, Strömungen in Brennelementbündeln, Transport von Isolationsmaterialien, Verdampfung, Verteilerrohre, vertikale Rohrströmungen, Wandsieden, Zerfall

Forschung

Foto: cfd - motivation ©Copyright: Dr. Dirk Lucas

Motivation und Strategie

Zur Qualifizie­rung der Mehrphasen-CFD für industrielle Anwendungen ist eine Konsolidie­rung der Modelle im Rahmen des Mehr-Fluid-Ansatzes notwendig. Für die Erweite­rung der Einsatzmöglich­keiten werden neue Konzepte erarbeitet.
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Foto: Baseline-Modell für polydisperse Blasenströmungen - iMUSIG - refpic ©Copyright: Dr. Yixiang Liao

Baseline-Modell für polydisperse Blasenströmungen – iMUSIG

Ein Schwerpunkt der laufenden Arbeiten ist die Weiterentwick­lung des Baseline-Modells für polydisperse Blasenströmungen. Mit dem inhomogenen MUSIG-Modell (iMUSIG) steht ein entsprechen­der Modellie­rungs­rahmen bereit, entsprechend der Baseline-Strategie werden die Schließungs­modelle einschließlich aller Para­meter festgelegt.
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Foto: HOTLEG CFD ©Copyright: Dr. Thomas Höhne

Baseline-Modell für separierte Strömungen – AIAD

Strömungen mit separierten Phasen, d.h. mit großen Gas-Flüssig-Grenzflächen kommen vor allem in horizontalen Strömungs­regionen vor (Stratifizie­rung), eine Se­paration kann aber auch in anderen Konfiguration, wie z.B. einer Ringströmung in ­ver­tikalen Rohren auftreten.
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Foto: GENTOP WALL BOILING Example ©Copyright: Dr. Thomas Höhne

GENeralized TwO-Phase flow concept – GENTOP

In vielen praxisrelevanten Gas-Flüssig-Strömungen treten unterschiedliche Strömungs­morpho­logien (dispers oder separiert) ­parallel in einer Strömungs­region auf und es gibt Übergänge zwischen ihnen. Das innovative GENTOP-Konzept stellt eine Grundlage zur Simulation solcher Strömungen dar.
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Foto: Generierung disperser Gasblasen durch einen Wasserstrahl, welcher auf eine Oberfläche trifft ©Copyright: Arthur Couteau

Modellie­rung von Mehrphasenströmungen mit OpenFOAM

In diesem Projekt werden die zentralen Entwick­lungen zur numerischen Simulation von Mehrphasenströmungen am Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf in der C++ Bibliothek OpenFOAM umgesetzt. Der uneingeschränkte Zugriff auf den Quellcode bietet, im Gegensatz zu kommerziellen Programmen, deutlich umfangreichere Möglich­keiten für die Entwick­lung neuer physikalischer Modelle und Simulations­methoden.
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Foto: CFD Simulation von TOPFLOW-PTS Dampf/Wasser Experiment, Temperaturverteilung und Wasserströmungslinien ©Copyright: Pavel Apanasevich

Anwendungen und Projekte

Die Arbeiten der Abtei­lung zielen auf die Qualifikation der Mehrphasen-CFD-Methoden als Werkzeug für die Optimie­rung industrieller Anlagen und Prozesse sowie zu Sicherheits­analysen. Einige Beispiele für solche Anwendungen und Projekte sind hier zu finden.
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Foto: Simulation einer stratifizierten Gas-Wasser Gegenströmung im WENKA Kanal ©Copyright: Dr. Matej Tekavcic

Nachwuchs­gruppe "Advanced modelling of multiphase flows"

Die Nachwuchs­gruppe wird aus dem Helmholtz European Partnering Programm finanziert und ist eine Zusammenarbeit zwischen Helmholtz-Zentrum Dresden - Rossendorf und dem Jožef Stefan Institute in Slovenien. Sie widmet sich vornehmlich der Modellie­rung und er numerischen Simulation von komplexten Mehrphasenströmungen, beispielsweise Wasserhämmern.
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