Das Projekt "AG Turbo-COOREFLEX Vorhaben Nr. 3.4.1B: Gesteigerte Vorhersagegenauigkeit des Wärmeübergangs und der Kühleffektivität" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Stuttgart, Institut für Thermodynamik der Luft- und Raumfahrt durchgeführt. 1) Dieses Vorhaben ist Teil des Verbundprojektes AG Turbo-COOREFLEX-turbo mit den Zielen, durch Erhöhung des thermischen Wirkungsgrads von Gasturbinen die energetische Gesamteffizienz für die Stromerzeugung zu steigern und dabei gleichzeitig die Emissionen zu reduzieren. Jede Effizienzsteigerung der energiewandelnden Anlage bewirkt direkt auch eine Minderung des spezifischen CO2-Ausstoßes, wie in der Gesamtzielbeschreibung dargestellt ist. 2) Das Vorhaben richtet sich auf die Steigerung der Vorhersagegenauigkeit numerischer Simulationsmodelle zur genaueren Berechnung der komplexen Strömungs- und Wärmeübergangsprozesse in Gasturbinenschaufeln. Um den Detaillierungsgrad der CFD Analysen in Bezug auf die Ermittlung der Strömungsfelder, Temperaturfelder und Wärmeübergänge zu steigern, sollen komplexere Turbulenzmodelle eingesetzt werden. Dies gilt sowohl für die Strömung, für deren Berechnung explizite als auch implizite Reynolds-Spannungs-Modelle eingesetzt werden sollen, als auch für den Wärmetransport, wo neue explizite Skalarflussmodelle untersucht werden sollen. Die verbesserte Voraussagegenauigkeit dient einem effizienteren Einsatz der Kühlluft, um mit einer Reduktion des Kühlluftverbrauchs direkt den thermischen Wirkungsgrad der Gasturbine zu steigern und dadurch Ressourcen zu sparen und CO2-Emissionen zu verringern. Dabei ermöglicht dieser reduzierte Kühlluftverbrauch auch einen entsprechend höheren Luftanteil in der Brennkammer und damit geringere CO- und NOx-Emissionen.
Das Projekt "KEK - Wandkondensation in CFD-Umgebung im LWR-Sicherheitsbehälter" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von RWTH Aachen University, Lehrstuhl für Reaktorsicherheit und -technik durchgeführt. Kondensationsvorgänge im Sicherheitsbehälter haben in unterstellten Störfallszenarien mit Wasserstofffreisetzung einen wesentlichen Einfluss auf die physikalischen Prozesse. Für die Entwicklung verbesserter CFD-Modelle zur Simulation der Wandkondensation ist eine experimentelle Datenbasis mit hochaufgelösten Messdatenfeldern erforderlich. Integral- und Einzeleffektexperimente zur Wandkondensation sind zwar international verfügbar, für die speziellen Anforderungen zur Entwicklung und grundlegenden Überprüfung eines CFD-Modells allerdings nicht geeignet. Ziel ist daher, in Kooperation mit dem Forschungszentrum Jülich ein speziell auf die Bedürfnisse der CFD-Modellentwicklung angepasstes Experiment für die Grundlagenforschung zur Wandkondensation und der damit verbundenen Phänomene aufzubauen. Für die wissenschaftliche Leitung von Planung, Aufbau und Inbetriebnahme der Versuchsanlage soll ein Doktorand über die KEK-Initiative eingestellt werden. Das Arbeitsprogramm ist in die Schwerpunkte - AP1: Experiment zur Wandkondensation- AP2: Kleinexperiment zur Qualifizierung der Messtechnik- AP3: Auswertung der Datenbasis unterteilt. Die Errichtung beider Versuchsanlagen erfolgt ausschließlich über Eigenmittel des Forschungszentrums Jülich und des LRST.
Das Projekt "Teilprojekt: Verhalten der Dampfphase beim Strömungssieden im Bereich der kritischen Wärmestromdichte" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität München, Institut für Energietechnik, Lehrstuhl für Thermodynamik durchgeführt. Der übergeordnete Verbund verfolgt das Ziel, die Vorhersage der kritischen Wärmestromdichte mit CFD-Methoden zu verbessern. In diesem Zusammenhang besteht das erste Ziel des Vorhabens in der Aufklärung der Relevanz instationärer Effekte für das Auftreten der Siedekrise und ggfls. deren Modellierung in einer für stationäre CFD-Berechnungen kompatiblen Weise. Das zweite Teilziel ist, die bisher üblichen, das Berechnungsergebnis präjudizierten Annahmen durch besser fundierte Vorstellungen zu ersetzen. Im experimentellen Teil des Arbeitsprogramms ist eine bestehende Versuchsanlage auf die neuen Fragestellungen anzupassen und zu erweitern. In der ersten Phase ist das Verhalten der Dampfphase sowie die Geschwindigkeitsfelder im quadratischen Kanal mit wandbündigem Heizer sind zu erfassen und zu analysieren. Danach wird das Verhalten der Dampfphase im Kanal mit Einzelstab untersucht und es werden für die Konfiguration die kritischen Wärmestromdichten gemessen. Die numerischen Untersuchungen beginnen mit der Untersuchung der Instabilität der Phasengrenzfläche. Danach wird das Modell zuerst um Verdampfung und Kondensation und dann um den variablem Dampfgehalt erweitert, um schließlich die periodischen Strukturen in der Nähe der Siedekriese auch numerisch zu studieren. Im Verbund soll ein mechanistisches Siedemodells entwickelt werden, das auf der Basis der experimentell und numerisch gewonnenen Erkenntnisse im Verlauf des Vorhabens verbessert wird.
Das Projekt "Teilprojekt: Entwicklung von CFD-Modellen zur Berechnung der kritischen Wärmestromdichte mit dem Euler/Euler-Ansatz" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Dresden, Institut für Energietechnik, AREVA-Stiftungsprofessur für Bildgebende Messverfahren für die Energie- und Verfahrenstechnik durchgeführt. Für die Reaktorsicherheitsforschung ist die präzise Vorhersage des Auftretens bzw. der Vermeidung der Siedekrise von höchster Relevanz. Da die übliche CHF-Berechnung mittels Systemcodes völlig auf nicht allgemein gültigen Korrelationen beruht, wäre es ein großer Gewinn, wenn dies mit CFD-Methoden gelänge. Daher sollen im Rahmen dieses Verbundvorhabens CFD-Modelle für Siedevorgänge entwickelt und mit Hilfe der Implementierung in einen Code verifiziert und validiert werden. Der Schwerpunkt liegt dabei auf dem Übergang vom Blasensieden zum Filmsieden, an dem sich die physikalischen Verhältnisse in Bezug auf die Wärmeübertragung grundlegend ändern. Als Anwendungen werden Siedevorgänge im Brennelementbündel betrachtet, da die unter bestimmten Störfallbedingungen eintretende Siedekrise für die Reaktorsicherheitsforschung relevanteste Situation darstellt. Speziell im Rahmen dieses Teilvorhabens soll ein verbessertes mechanistisches Wandsiedemodell erarbeitet und das GENTOP-Konzept im Rahmen der Euler/Euler-Strömungsberechnung für die Zweiphasenströmung im Unterkanal weiterentwickelt werden. Durch hochauflösend instrumentierte Einzelexperimente erfolgt eine experimentelle Validierung. Die Zielstellung des avisierten Vorhabens besteht in der Entwicklung von verbesserten CFD-Berechnungsmethoden für Strömungssieden bis zum CHF. Dies wird im Teilvorhaben durch folgende Arbeitsschritte erreicht: Modellierung: 1) numerische Modellierung der lokalen Dampfüberhitzung, 2) Erweiterung des Wandsiedemodells in Richtung kritischer Wärmestrom, 3) Modellierung von Blasenkoaleszenz und Blasenfragmentation, 4) Modellierung des Übergangs zur Großblasenbildung mittels GENTOP-Ansatz, 5) Modellvalidierung. Experiment: 1) Erweiterung einer Kältemittelversuchsanlage für CHF-Studien, 2) Weiterentwicklung der Messtechnik, 3) Experimentelle Studien mit Kältemittel, 4) Aufbau eines Wasser/Dampf-Versuchs, 5) Durchführung von Vergleichsexperimenten mit Wasser/Dampf.
Das Projekt "Plattform zu Simulationswerkzeugen selbststartender numerischer Antriebe" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Mercedes-Benz Group AG durchgeführt. The PLANET project goal is to develop engine knowledge and design technologies to support the development of a new combustion concept. Homegeneous Charge Compression Ignition (HCCI) has potential of a very significant pollutant reduction (NO and particulate) while keeping or increasing the efficiency of the best transportation engine today, the Diesel engine. This pollutant reduction should come with very simple and cheap exhaust gases treatment. The PLANET project is aiming to provide an extensive basic knowledge of HCCI combustion and to develop modern computer simulation tools to support industrial engine design. The project comprises a first phase devoted to experimental investigation to homogeneous charge and stratified engines using powerful new diagnostic techniques. The resulting data bases will serve for the understanding of HCCI and the validation of the physical models developed in the second phase. The resulting CFD models for HCCI combustion will be implemented into industrial engine design codes and will allow the efficient design of HCCI engines. The CFD tools will also be available for the clustered SPACE projects.
Das Projekt "Entwicklung eines CFD-Modells für Wasserabscheidung an einer gegengerichteten Wasser-Luft Schichtenströmung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Stuttgart, Institut für Kernenergetik und Energiesysteme durchgeführt. Ein Phasenwechselwirkungsmodell für Flüssigkeitsabscheidung in einer turbulenten Schichtenströmung von Luft und Wasser im Gegenstrom soll im Rahmen der CFD-Entwicklungsarbeiten für die Simulation der Phänomene im Primärkreislauf aufgestellt werden. Damit wird die Simulation von Wassermitriss bei Gegenströmung im Heißen oder Kalten Strang oder im Pumpenbogen ermöglicht. Das Modell wird ausgehend von einem zuvor entwickelten Modell für die Impulsübertragung und die Turbulenz in Schichtenströmungen mit welliger, turbulenter Oberfläche formuliert. Als Basis für die Validierung sollen im Rahmen des Projekts detaillierte Messungen der Tropfenkonzentration, Größenverteilung sowie Gas- und Flüssigkeitsgeschwindigkeiten für eine gegengerichtete Schichtenströmung im WENKA-Versuchsstand entwickelt werden.
Das Projekt "Teilprojekt: virtuelle Sensorik" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von aixprocess Verfahrens- und Strömungstechnik Ingenieure Dr. Weng und Partner durchgeführt. Gesamtziel des Vorhabens ist die Entwicklung eines neuartigen Automatisierungskonzepts für den Zementherstellungsprozess, welches bei gleichbleibender Produktqualität einen größeren Sekundärbrennstoffeinsatz und eine messbare Senkung der Umweltbelastung durch eine Erhöhung der Energieeffizienz ermöglicht. Teilziel von aixprocess ist die Entwicklung mathematischer Modelle für den Kalzinator und den Drehofen, sowie einer virtuellen Sensorik für die Gasvolumenströme. Aixprocess ist involviert in der Erstellung und Dynamisierung von CFD-Modellen für den Kalzinator und den Drehofen (AP1 und AP2), sowie in der Entwicklung einer virtuellen Sensorik für Gasvolumenströme (AP 3.2). Die Validierung der Modelle anhand Referenzdaten wird im AP 3.4 durchgeführt. Anschließend wird ein virtueller Prozess aufgebaut und getestet (AP 7). CFD-Modellreduktions-Tools können künftig als standarisierte Ingenieurs-Dienstleistung lizenziert werden. Neugründungen unter Kooperation mit IMH/IRT werden geprüft, um die entwickelte Methodik auf weitere Marktsegmente zu übertragen.
Das Projekt "Entwicklung und Validierung von Rechenmethoden zur Simulation von 2-Phasenströmungen und kritischen Wärmeströmen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Gesellschaft für Anlagen- und Reaktorsicherheit (GRS) gGmbH durchgeführt. Das Ziel dieses Vorhabens ist die Weiterentwicklung und Validierung von Modellen der 2-Phasenströmung sowie von Modellen des Blasensiedens und des Filmsiedens im CFD-Code OpenFOAM. Diese Arbeiten stellen eine Ausweitung der derzeit laufenden Arbeiten in dem Vorhaben RS1506 dar. Zusätzlich sollen die vorhandenen Korrelationen im Systemcode ATHLET zur Berechnung des kritischen Wärmestroms anhand von neuen Experimenten überprüft und gegebenenfalls verbessert werden. Das Gesamtziel umfasst somit die folgenden Eckpunkte: Validierung und Verbesserung der Korrelationen zur Berechnung des kritischen Wärmestroms im Systemcode ATHLET, Implementierung und Validierung von Modellen zum Wandsieden und zur 2-Phasenströmung im CFD-Code OpenFOAM, Mitarbeit bei der Entwicklung eines neuen CFD-tauglichen Modells für das Filmsieden, Implementierung und Analyse des neuen Modells im CFD-Code OpenFOAM. Das Vorhaben soll in enger Zusammenarbeit mit dem BMWi-Verbundvorhaben 'CFD-Methoden zur Berechnung der kritischen Wärmestromdichte' ablaufen. Der Arbeitsplan orientiert sich stark an dem im Rahmentext vorgegebenen zeitlichen Ablauf des Verbundprojektes. Die erste Stufe der Arbeiten zu CFD beinhaltet die Ertüchtigung des CFD-Codes OpenFOAM für die Simulation des Wandsiedens im 2-Phasenbereich. Aufbauend auf diesen Modellen erfolgt anschließend der Einbau und die Validierung des mechanistischen Siedemodells. Die geplanten Arbeiten zum Systemcode ATHLET finden parallel zu den Arbeiten an OpenFOAM statt. Hier werden direkt neue Korrelationen für die Berechnung des kritischen Wärmestroms implementiert und getestet. Die Verbindung zum Verbundprojekt ergibt durch die vergleichenden Rechnungen der im Verbund durchzuführenden Experimente.
Das Projekt "Entwicklung von Simulationstools für die mehrdimensionale Beschreibung isolationsmaterialbelasteter Kühlmittelströmungen insbesondere im Reaktorkern sowie Untersuchungen zum Langzeitverhalten und zum Einfluss der Wasserchemie - CFD-Modellentwicklung und Untersuchungen von Korrosionsprozessen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Helmholtz-Zentrum Dresden-Roßendorf, Institut für Fluiddynamik durchgeführt. Ziel des FZD im Rahmen des Verbundvorhabens ist die Erweiterung und Validierung der im Rahmen der vorhergehenden Projekte 150 1270 und 150 1307 entwickelten CFD-Modelle hinsichtlich Fasertransport, Agglomeration Resuspension sowie Sieb- und Sumpfgeometrie-Modellierung auf Basis der Ergebnisse der Experimente an den Großversuchsanlagen der HS Zittau/Görlitz. Weiterhin sollen CFD-Modellkomponenten entwickelt werden, die die Kinetik der Verblockungseigenschaften des Isoliermaterials unter Einbeziehung vereinfachter Modelle der Korrosionsprozesse beschreiben. Die Einzeleffekt-Experimente zur Aufklärung der Korrosions- und Verblockungsmechanismen werden an Labor-Versuchsanlagen im FZD durchgeführt. Die Ziele betreffen im Einzelnen: 1. Quantitative Validierung der Modellansätze und gegebenenfalls der Modellerweiterung zur Beschreibung des Fasertransportes, der Faseraglomeration und des Differenzdruckaufbaus an einem Sieb. Die integrale Modellvalidierung erfordert die Beschreibung des Einflusses von Blasenmitriss beim Auftreffen eines Wasserjets auf eine Wasservorlage. 2. Zur Faserbelegung des Kerns werden begleitende CFD-Rechnungen durchgeführt. 3. Des Weiteren werden im FZD die Einzeleffekte, die beim Einfluss von Korrosionsprodukten auf das Verblockungsverhalten der Fasern eine Rolle spielen, untersucht. Mit dem Vorhaben werden best estimate Modelle bereitgestellt, die in Containment-Codesysteme eingebaut werden können. Durch die enge Zusammenarbeit zwischen der Hochschule Zittau/GörlitzMit dem Vorhaben werden best estimate Modelle bereitgestellt, die in Containment-Codesysteme eingebaut werden können. Durch die enge Zusammenarbeit zwischen der Hochschule Zittau/Görlitz und dem FZD werden Beiträge zur kerntechnischen Kompetenzerhaltung geleistet.
Das Projekt "Teilprojekt: Experimentelle Ermittlung von kritischen Wärmestromdichten bei reaktortypischen Bedingungen als Validierungsdaten" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Institut für Thermische Verfahrenstechnik (TVT) durchgeführt. Das aus Anwendersicht relevante Ergebnis der Arbeiten ist ein Berechnungsverfahren auf der Basis von ANSYS-CFD für den ganzen technisch interessanten Bereich von der reinen konvektiven Wärmeübertragung, über das Blasensieden bis zur Siedekrise (CHF). Im Rahmen des Teilvorhabens untersucht KIT-U die Siedevorgänge und den Wärmeübergang am Hüllrohr unter reaktortypischen Bedingungen. Komplementär zu den Arbeitspaketen von TU-M und TU-D sollen hierdurch CHF-Daten für das Medium Wasser unter nicht skalierten, d.h. für die reale Anwendung relevanten Drücken, Temperaturen und Heizflächenbelastungen zur Überprüfung der CFD-Ergebnisse gewonnen werden. Im ersten Jahr des Vorhabens wird ein Detailkonzept der Teststrecke und der Instrumentierung erstellt und mit den anderen Projektpartnern abgestimmt. Basierend auf dieser Abstimmung wird dann die endgültige Geometrie der Messstrecke festgelegt. Im Zweiten Jahr wird die Messstrecke und die Sensorik hergestellt. In Zusammenarbeit mit TU-M sollen die bei TU-M bereits erprobten faseroptischen Sensoren zur zeitaufgelösten Messung des lokalen Dampfgehalts für die Verwendung in der Hochdruckanlage weiterentwickelt werden. Im dritten Jahr des Vorhabens werden Validierungsexperimente an zwei verschiedenen Rohrtypen durchgeführt und in eine Datenbank eingebracht.
| Origin | Count |
|---|---|
| Bund | 15 |
| Type | Count |
|---|---|
| Förderprogramm | 15 |
| License | Count |
|---|---|
| open | 15 |
| Language | Count |
|---|---|
| Deutsch | 15 |
| Englisch | 1 |
| Resource type | Count |
|---|---|
| Keine | 2 |
| Webseite | 13 |
| Topic | Count |
|---|---|
| Boden | 7 |
| Lebewesen & Lebensräume | 8 |
| Luft | 8 |
| Mensch & Umwelt | 15 |
| Wasser | 10 |
| Weitere | 15 |