Das Projekt "Teilprojekt: Turbulenz und Blasendynamik" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Dresden, Institut für Strömungsmechanik durchgeführt. Ziel des beantragten Gesamtvorhabens ist die Verbesserung der CFD-Modellierung von Siedevorgängen an beheizten Oberflächen bis hin zur Siedekrise. Ziel des Teilprojekts TUD-ISM (AP3 des Gesamtantrags) ist die Durchführung und Analyse von Direkten Numerischen Simulationen und Large Eddy Simulation. 2.1 Large Eddy Simulation in Rohrbündelgeometrien mit Einbauten. Die Strömung im Reaktorkern ist geprägt durch die Wandturbulenz der relativ engen, durchströmten Spalte. Weiterhin existieren komplexe Abstandhalter zur Stabilisierung der Bauteile und Drallerzeuger zur Strömungsbeeinflussung. Das entstehende Turbulenzfeld ist bereits bei einphasiger Strömung sehr komplex. Daher ist zu klären, ob auf der Reynolds-Mittelung (RANS) beruhende Turbulenzmodelle für derartige Strömungen ausreichend sind oder ob Large Eddy Simulation (LES) bzw. verwandte Ansätze erforderlich werden. Dieser grundlegende Aspekt wird in einem Arbeitspaket von 1,5 Jahren Dauer untersucht. 2.2 Direkte numerische Simulation turbulenter Blasenströmungen: Die Direkt Numerischen Simulationen (DNS) sollen die für die Modellierung mit Blasen beladener Strömungen notwendigen Erkenntnisse liefern. Der eigentliche Arbeitsschritt besteht in der Auswertung und Analyse der sehr großen Datenmengen, die bei diesen Simulationen anfallen. Untersucht werden sollen Impuls-, Wärme- und Masseaustausch beim Sieden, die Blasendynamik, sowie die Blasen-Blasen- und Blasen-Strömungs-Wechselwirkungen. Diese Simulationen werden für experimentelle Bedingungen aus AP1 durchgeführt, so dass eine gegenseitige Validierung und Komplementierung der Daten möglich ist. Die Resultate werden in den Arbeitspaketen AP2 und AP6 benötigt. Die Resultate werden auf Konferenzen und in wissenschaftlichen Publikationen verfügbar gemacht. Sie fließen in die Lehre der Professur und die geplanten Sommerschulen ein. Die Ausbildung von zwei Doktoranden und von studentischen Hilfskräften trägt zur Sicherung kerntechnisch relevanter Kompetenz bei.
Das Projekt "Theoretische und numerische Untersuchungen zur Blasendynamik in Wasservorlagen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Darmstadt, Fachgebiet Aerodynamik und Strömungslehre durchgeführt. Die komplementären experimentellen und theoretisch/numerischen Untersuchungen zur durch die Lufteinspeisung in die Wasservorlage eines Sicherheitscontainments stattgefundene Blasendynamik am Tauchrohr sowie durch die Freisetzung der aufsteigenden Blasen an der Oberfläche verursachte Bewegung des Wasservolumens stellt der Arbeitsinhalt des vorliegenden Projektantrages dar. Das übergeordnete Ziel der hier vorgeschlagenen Arbeiten ist dabei die Entwicklung eines auf der numerischen Lösung der Navier-Stokes'schen Gleichungen basierten CFD-Modells der Blasendynamik am Kondensationsrohr in der Kondensationskammer eines Siedewasserreaktors. - Auswertung der experimentellen Ergebnisse im Bereich der Volumenströme der einzuspeisenden Luft im Hinblick auf die Charakterisierung der Blasensäule und das Verständnis der Strömungs- und Transportvorgänge. -Analytische Arbeiten an der numerischen Kopplung der skalenübergreifenden Methode für die Erfassung der Zweiphasenströmung und des die turbulenten Wirbelstrukturen auflösenden Modells-Validierung der oben genannten Methodenkopplung anhand der Durchführung der Simulationen einiger generischer Fälle (Strömung um eine Taylor'sche Blase, als 'collapsing water column over an obstacle' bekannter Strömungsfall, einzeln aufsteigende Blasen in einer Kanalströmung) sowie die Simulationen der aktuellen Konfiguration - Theoretische Arbeiten: analytische Bestimmung der Form und Ausbreitungsgeschwindigkeit der Primärblase sowie des Blasenzerfalls.