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Dr. Dirk Lucas

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

Strömungen mit Verdampfung und Kondensation

Bei vielen Anwendungen spielen Verdampfung und Kondensation eine wichtige Rolle. Modelle werden für das Wandsieden ein schließlich der Berücksichtigung der kritischen Wärmestromdichte (CHF), für siedende Strömung durch Druckabfall und für kondensierende Strömungen entwickelt.

Das inhomogene MUSIG-Modell wurde für die Berücksichtigung des Phasenübergangs erweitert (Lucas et al., 2011). Entsprechende Implementierung wurden gemeinsam mit ANSYS im CFD-code ANSYS-CFX durchgeführt und sind Bestandteil der Standardversion des Codes.

Foto: Wandsiedemodell - link ©Copyright: Torsten Berger

Wandsiedemodell

Ein neues Modell zur Simulation von Blasenentstehung, -wachstum und ablö­sung von der Wand wurde basierend auf der Mikroschicht-Theorie entwickelt. Das Modell berücksichtigt die dynamische Blasengeometrie, den Kontaktwinkel und den Nei­gungs­winkel zu ­verschiedenen Zeitpunkten.
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Foto: Kritischer Wärmestrom - link ©Copyright: Torsten Berger

Kritischer Wärmestrom

Der Wärme­übergang beim Wandsieden ist sehr effektiv, jedoch durch den kritischen Wärmestrom (CHF), auch als Siedekrise bezeichnet, begrenzt. Er führt zu einem raschen Abfall des Wärme­übergangskoeffizienten bei temperaturgesteuertem Wärme­übergang bzw. zu einem beträchtlichen Anstieg der Temperatur der Heizfläche bei leis­tungs­gesteuertem Wärme­übergang.
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Foto: CFD-Simulation aufsiedender Strömungen - link ©Copyright: Dr. Yixiang Liao

Aufsiedende Strömungen

Flash-Sieden kennzeichnet den Phasen­übergang von Flüssig­keit zu Dampf durch Druckabfall, die in vielen industriellen und technischen Anwendungen von Bedeu­tung ist. Zum Beispiel kann es bei der Strömung durch di­vergierende Düsen, Ablassventile oder Risse an Druckbehältern oder in natürlichen Kreislaufkühlsystemen auftreten.
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Foto: Condensing flow - link ©Copyright: Torsten Berger

Kondensierende Rohrströmung

Basierend auf dem für Phasen­übergang erweiterten inhomogenen MUSIG-Modell und den Baseline-Schließungs­-Modellen erfolgte durch die Implemen­tier­ung von Phasen­übergangsmodellen die Erweite­rung für kondensierende Strömungen.
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Publikation zur Erweiterung des inhomogenen MUSIG-Modells

  • Lucas, D.; Frank, T.; Lifante, C.; Zwart, P.; Burns, A.
    Extension of the Inhomogeneous MUSIG model for bubble condensation.
    Nuclear Engineering and Design 241(2011), 4359-4367