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⁽¹⁾, Baseline-Modelle⁽²⁾, Blasen-induzierte Turbulenz⁽³⁾, Blasenströmungen in Flüssigmetallen⁽⁴⁾, Brennelementlagerbecken⁽⁵⁾, chemische Reaktionen⁽⁶⁾, dichtegetriebene Strömungen⁽⁷⁾, Dreiphasenströmungen⁽⁸⁾, Experimente⁽⁹⁾, Flashing⁽¹⁰⁾, Flotation⁽¹¹⁾, GENTOP⁽¹²⁾, iClass⁽¹³⁾, iMUSIG⁽¹⁴⁾, Klimaanlagen⁽¹⁵⁾, Koaleszenz⁽¹⁶⁾, Kondensation⁽¹⁷⁾, Konferenz⁽¹⁸⁾, kritischer Wärmestrom⁽¹⁹⁾, Kurzlehrgang⁽²⁰⁾, MultiMorph Model⁽²¹⁾, Nachwuchsgruppe⁽²²⁾, OpenFOAM⁽²³⁾, OpenFOAM_RCS⁽²⁴⁾, Phasenübergang⁽²⁵⁾, polydisperse Blasenströmungen⁽²⁶⁾, Populationsbilanzmodellierung⁽²⁷⁾, rotierende Strömungen⁽²⁸⁾, Sieden⁽²⁹⁾, Strömungen in Brennelementbündeln⁽³⁰⁾, Transport von Isolationsmaterialien⁽³¹⁾, Verdampfung⁽³²⁾, Verteilerrohre⁽³³⁾, vertikale Rohrströmungen⁽³⁴⁾, Wandsieden⁽³⁵⁾, Zerfall⁽³⁶⁾

Forschung

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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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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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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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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Modellie­rung von Mehrphasenströmungen mit der OpenFOAM Foundation Software

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.

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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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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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Nachwuchs­gruppe: Bubbles go with turbulent flows

Wir sind an der Lö­sung grundlegen­der und angewand­ter Probleme im Zusammenhang mit Turbulenz und Blasentransport in Umwelt- und Industrieströmen interessiert. Wir ­verwenden (hauptsächlich) Experimente mit blasenbeladenen turbulenten Strömungen, um zu ­verstehen, wie die Blasen die multiskaligen Eigen­schaften der turbulenten Strömungen sowie die Bewe­gung der Blasen selbst ­verändern.

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