Forschungsfelder

Our department works closely with industrial partners to understand the phenomena present in flotation facilities, to make energy usage more efficient, as well as to open up avenues towards novel design ideas.

Removal and treatment of municipal and industrial waste water is of great importance to reduce pollution and eutrophication of natural watercourses and is part of a sustainable use of water resources.

Wir entwickeln Trenntechniken für Seltene-Erden-Ionen unter Verwendung von Magnetfeldern und innovative Instrumente zur Analyse der komplexen Transport­prozesse.

The Cen­ter of Interface Studies (CIS) has set itself the goal of advancing interface research through interdisciplinary collaboration. Founded by three institutes of the HZDR, it integrates different methods and expertise to develop a comprehensive understanding of interface phenomena.

Die Effizienz von thermischen Energie- und Trennprozessen hat weltweit einen entscheidenden Einfluss auf die Energie­versor­gung und den Energie­verbrauch. Die Er­for­schung innovati­ver Ansätze zur Energieerzeu­gung ­mittels überkritischem CO₂ als Arbeitsmedium sowie die energieoptimierte Phasenkontak­tier­ung und Reduzie­rung der Anlagengröße von Trennap­paraten sind für eine ressourcenschonen­de Energieerzeu­gung und -nutzung von entscheiden­der Bedeu­tung.

Flüssigmetalle bieten beim Einsatz in Energiespeichern und bei der Energieumwand­lung eine Reihe von Vorteilen: kostengünstige Herstel­lungs­verfahren, hohe Zyklenzahlen und gute Skalierbar­keit.

Gas-evolving electrodes and electrodeposition processes are in the focus of our works performed in close collaboration with IFW Dresden. Our particular interest is on the contactless enhancement of mass transport by means of a ­magnetohydrodynamic convection.

Die "DREsden Sodium facility for DYNamo and thermohydraulic studies (DRESDYN)" beinhaltet einerseits große Experimente mit flüssigem Natrium, mit denen ­verschiedene geo- und astrophysikalische Fragen untersucht werden sollen. Andererseits dient es auch der Bearbei­tung technologischer Probleme beim Einsatz von Flüssigmetallen in der Energietechnik.

Kosmische Magnetfel­der spielen eine erstaunlich aktive Rolle in der kosmischen Strukturbildung. Ver­mittels der Magnetorotations­instabilität (MRI) beschleunigen sie den nach außen gerichteten Drehimpulstransport und den nach innen gerichteten Massentransport, welcher für das Wachstum von Protosternen und Schwarzen Löchern notwendig ist. Am PROMISE-Experiment werden zwei spezielle Versionen der MRI, die helikale MRI und die azimutale MRI, untersucht.

Thermisch getriebene Konvektions­strömungen sind in vielen Bereichen der Natur und Technik anzutreffen. Aus geo- und astrophysikalischer Sicht besonders interessant dabei sind Konvektions­strömungen bei sehr niedrigen Prandtl-Zahlen, das heißt in Fluiden mit geringer Viskosität und besonders hoher Wärmeleitfähig­keit. Experimente mit den niedrigsten Prandtl-Zahlen lassen sich nur mit Flüssigmetallen realisieren und stellen eine große Herausforde­rung dar.

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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.

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.

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.

In diesem Projekt werden die zentralen Entwick­lungen zur numerischen Simulation von Mehrphasenströmungen am Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf in der Software der OpenFOAM Foundation umgesetzt. Der uneingeschränkte Zugriff auf den Quellcode bietet, im Gegensatz zu kommerziellen Programmen, deutlich umfangreichere Möglich­keiten für die Entwick­lung neuer physikalischer Modelle und Simulations­methoden.

Die angestrebte Optimie­rung von Prozessen in der Metallurgie oder bei der Kristallisation von Halbleiter­materialien hinsichtlich Produktqualität und Energieeffizienz setzt ein tiefgreifendes Verständnis von den Strömungs­vorgängen in den Schmelzen voraus.

Innovative elektrische und induktive Heiz­techno­logien werden in Hochtemperaturprozessen der Stahlerzeu­gung, Glas- und Keramikproduktion, der Zementindustrie und der chemischen Verfahrenstechnik implemen­tier­t, um fossile Quellen zu ersetzen.

Die Entwick­lung und Validie­rung von CFD-Modellen erfordern experimentelle Daten mit hoher räumlicher und zeitlicher Auflö­sung.
Solche hochwertigen Daten werden durch geeignete Experimente an den Versuchsanlagen TOPFLOW und TOPFLOW+ gewonnen.