Das Projekt "Teilprojekt: Entwicklung von CFD-Modellen für Wandsieden und Aufbau eines Bündeltests mit hochauflösender, schneller Röntgentomographie" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Helmholtz-Zentrum Dresden-Roßendorf, Institut für Fluiddynamik durchgeführt. Das Vorhaben ist der Weiterentwicklung der CFD-Modellierung von Blasensieden bis hin zu Filmsieden gewidmet. Die mit Hilfe von ANSYS in den Code ANSYS/CFX zu implementierenden Modellansätze werden zunächst anhand durch andere Projektpartner durchzuführende kleinskalige Experimente getestet. Im Rahmen des vorliegenden Abtrages sollen im FZD ein Brennelementbündeltest an der Versuchsanlage TOPFLOW aufgebaut werden, der mit schneller Röntgentomographie ausgestattet ist. Die Ziele betreffen im einzelnen: 1. Auswahl der in Frage kommenden Modellansätze, 2. Numerischer Test ihrer Eignung, 3. Test der durch ANSYS implementierten Modellansätze anhand kleinskaliger Experimente, 4. Entwicklung der schnellen Röntgentomographie, 5 Aufbau des Bündelversuches, 6. Analyse der gewonnenen Daten durch die implementierten Modelle Das Verbundvorhaben trägt insgesamt zur Kompetenzerhaltung in der Kerntechnik bei und macht seine Ergebnisse über die Einbindung der neu entwickelten Modelle in CFD- Nutzersoftware breiten Nutzerkreisen aus der Wissenschaft, der Industrie und bei den Gutachterorganisationen verfügbar.
Das Projekt "Teilprojekt: CFD-Modellentwicklung und Validierung für die 3-dimensionale Simulation von Siedevorgängen in Brennelementen von DWR" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von ANSYS Germany GmbH durchgeführt. 1. Vorhabensziel: Ziel des Vorhabens ist die Verbesserung der CFD-Modellierung von Siedevorgängen an beheizten Oberflächen in Brennelementen von Druckwasserreaktoren 2. Arbeitsplan: Zur Entwicklung und Validierung von Schließungsmodellen für Wandsiedeprozesse in der CFD-Simulation sind neuartige Experimente erforderlich. Die von den Partnern ausgeführten kleinskaligen und integrativen TOPFLOW-Experimente werden eingesetzt, um die CFD-Modelle für die numerische Simulation von Wandsiedeprozessen in Brennelementen von Druckwasserreaktoren zu verbessern. Schwerpunkt liegt hierbei auf der Kopplung von Wandsiedemodell und Wärmeleitung im Festkörper(CHT), der Kopplung des RPI-Wandsiedemodells mit Populationsbilanzmodellen, der Erweiterung des Wandwärmestrommodells im RPI-Wandsiedemodell sowie einer Verbesserung der CFD-Modellierung der Zwischenphasengrenzflächendichte und der wirkenden fluiddynamischen Kräfte zwischen beiden Phasen beim Übergang zwischen verschiedenen Strömungsregimen mit zunehmendem Dampfgehalt. Ein mit schneller Röntgentomographie ausgerüstetes Brennelement-Bündelexperiment an der TOPFLOW-Versuchsanlage des FZD wird schließlich die Validierung der CFD-Modelle in einer realitätsnahen Geometrie ermöglichen. 3. Ergebnisverwertung: Die angestrebten Siedemodelle und CFD-Simulationswerkzeuge zur Berechnung von Siedevorgängen in Brennstabbündeln von Druckwasserreaktoren werden maßgeblich zur weiteren Verbreitung von CFD als Werkzeug in der Entwicklung und Auslegung von Komponenten von Kernreaktoren ebnen. Darüber hinaus haben die zu entwickelnden Simulationsverfahren auch Bedeutung in anderen Industriezweigen, in denen verwandte Strömungsphänomene auftreten (Automobilindustrie, Stahlindustrie, Luft- und Raumfahrttechnik, Herstellung technischer Gase, Wasserstoff-Wirtschaft, Verfahrenstechnik, chemische Industrie) und in denen CFD-Simulationstechniken zunehmend eingesetzt werden.
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 "EXIST-Gründerstipendium: Umsetzung einer datenbankbasierten Speicherung und einer Vertriebsplattform für geowissenschaftliche CAD-Daten (3D-Modelle)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität (TU) Bergakademie Freiberg, Institut für Geophysik und Geoinformatik durchgeführt. Ziel des Gründungsvorhabens ist die Entwicklung und Vermarktung einer netzwerkgestützten Datenhaltung für CAD-Modellierungen in den Geowissenschaften. Basierend auf einem akademischen Prototypen soll ein vermarktungsfähiges Produkt entwickelt werden, das die Datenhaltung und Weiterverwertung von CAD-Daten für geologische 3D-Modelle ermöglicht. Die Datenbankerweiterung ist in der prototypischen Implementierung auf einer Abstraktionsebene gehalten um Portierungen auf andere am Markt bestehende Datenbankmanagementsysteme zu ermöglichen. Es wird ein neuer Datentyp eingeführt, welcher die Modellierung von unbegrenzten Flächen ermöglicht. Diese Funktion stellt den Nutzern - vorrangig Landesämter - ein Werkzeug zur Verfügung, welches es ihnen ermöglicht, der durch die INSPIRE-Richtlinie geforderten Aufgabe zur Erstellung landesweiter Modelle gerecht zu werden. Über eine mit der Datenbank verbundene Visualisierungs- und Vertriebsanwendung kann ein Überblick über eine Region und die dafür verfügbaren Daten bereit gestellt werden. Diese Vertriebsform von Geodaten entspricht ebenfalls der von der Richtlinie INSPIRE geforderten standardisierten Weitergabe von Geodaten, die es in dieser Form für 3D-CAD-Daten bisher noch nicht gibt. Die Anfangsphase wird von der Umwandlung des akademischen Prototypen in ein marktfähiges Produkt geprägt sein inkl. einer Stabilitätsanalyse und Performance-Optimierung. Begleitend wird der Businessplan erstellt und die Öffentlichkeitsarbeit begonnen werden.