Thermo-Fluiddynamik und Systemanalyse

Über

Neben den technisch-ökonomischen Herausforderungen haben Fragen der technischen Sicherheit in Hinblick auf die Akzeptanz neuer Technologien eine besondere Bedeutung. Die numerische Strömungssimulation (CFD) wird heute als ein zentrales Simulationswerkzeug genutzt, um Sicherheitsfragestellungen im Zusammenhang mit einer unbeabsichtigten/unfallbedingten Wasserstoff-Leckage zu untersuchen und geeignete Sicherheitsmaßnahmen zu entwickeln bzw. zu bewerten. Hierbei ist zwischen spezialisierten (z.B. FLACS) und Mehrzweck-CFD-Programmen (z.B. ANSYS CFX oder OpenFOAM) zu unterscheiden. Erstere werden bereits in Genehmigungsverfahren eingesetzt, sind jedoch in ihrer Funktionalität und Validierung stark auf die marktreifen Anwendungen der Lizenznehmer ausgerichtet. Mehrzweck-CFD-Programme ermöglichen leichten Knowhow/Modelltransfer aus anderen Anwendungen, haben modernste numerische Verfahren und Löser und aufgrund des großen Nutzerkreises auch umfangreiche Schnittstellen, z.B. zu CAD-Software, und eignen sich sehr gut für die Simulation und Bewertung neuartiger Technologien.

Die Arbeitsgruppe „Thermo-Fluiddynamik und Systemanalyse“ entwickelt seit 15 Jahren Modelle zur Simulation der Wasserstoffverteilung im Verlauf von schweren Unfällen in Kernkraftwerken (z.B. Fukushima) und transferiert diese Erfahrung seit einigen Jahren erfolgreich in andere Wasserstoffanwendungen. Seit fünf Jahren wird diese Expertise mit der Entwicklung des maßgeschneiderten Simulationspakets ‚containmentFOAM‘ auf Basis der quell-offenen CFD-Software OpenFOAM konsolidiert und in die Anwendung gebracht. Wesentliche Herausforderung für die Modellanwendung auf neue Wasserstoff-Technologien besteht in der Beschreibung der dynamischen Betriebscharakteristik aller involvierten Systeme und Komponenten, für die eine dedizierte experimentelle Charakterisierung erforderlich ist.

Forschungsthemen

  • Quelloffene CFD-Modellentwicklung und –validierung
  • Systematische Modellintegration physikalischer Modelle
  • Auftriebsgetriebene Mehrkomponentenströmungen
  • Wärme- und Stofftransport bei der Kondensation
  • Wärmestrahlungseffekte
  • Modellierung des Betriebsverhaltens technischer Systeme

Kontakt

Dr.-Ing. Stephan Kelm

IET-4

Gebäude 14.14 / Raum 3014

+49 2461/61-3871

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Letzte Änderung: 04.12.2024