Das Projekt "Ermittlung des Stroemungs- und Konzentrationsfeldes im Nahfeld typischer Gebaeudekonfigurationen unter dem Einfluss der Umgebungsbebauung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technischer Überwachungs-Verein Südwestdeutschland durchgeführt. Fragen zu den Stroemungsverhaeltnissen und zur Konzentrationsverteilung im Nahbereich von Gebaeuden gewinnen in der Praxis zunehmend an Bedeutung. Derzeit besteht eine Luecke zu vorhandenen Modellen, die entweder Gebaeude ungenuegend beruecksichtigen oder nur die grossraeumige Ausbreitung beschreiben. Das Vorhaben Ermittlung des Stroemungs- und Konzentrationsfeldes im Nahfeld typischer Gebaeudekonfigurationen wurde in die Bereiche - Experimente und - Modellrechnungen unterteilt. Die Experimente wurden im Grenzschichtwindkanal des Instituts fuer Hydrologie und Wasserwirtschaft der Universitaet Karlsruhe durchgefuehrt. Die Ergebnisse dieser Messungen liegen in einem separaten Bericht vor. Die Modellrechnungen wurden auf PC-Systemen bei der TUeV Umwelt GmbH in Freiburg durchgefuehrt. Die Untersuchung bezog sich auf zwei Hinderniskonfigurationen: - U-foermiges Gebaeude in homogener Umgebungsrauhigkeit, - Einzelkoerper innerhalb einer reellen Umgebungsbebauung. Die gewonnenen Datensaetze bildeten aufgrund der Variation der Anstroemrichtungen, der Gebaeudehoehen und der Lage der Quellen eine umfangreiche Basis zur Verifikation oder Kalibrierung von numerischen Modellen. Die durchgefuehrten Simulationen mit den Modellen ABC, ASMUS, DASIM und MISKAM zeigten je nach Anstroemrichtung mehr oder weniger grosse Unterschiede im Stroemungs- und Turbulenzfeld. Daraus resultierten Abweichungen in der Lage und Intensitaet der berechneten Konzentrationen. Der Vergleich mit den gemessenen Konzentrationen deckte Schwaechen der Modelle im unmittelbaren Nahbereich (z. B. im Innenhof eines U-foermigen Gebaeudes) auf, zeigte aber auch Faelle mit guter Uebereinstimmung.
Das Projekt "Ermittlung des Stroemungs- und Konzentrationsfeldes im Nahfeld typischer Gebaeudekonfigurationen unter dem Einfluss der Umgebungsbebauung (Experimente)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Karlsruhe (TH), Fakultät für Bauingenieur- und Vermessungswesen, Institut für Hydrologie und Wasserwirtschaft durchgeführt. Aktuelle Problemstellungen im Umweltschutz und in der Stadtplanung erfordem haeufig eine genaue Kenntnis der Stroemungs- und Konzentrationsverhaeltnisse im Nahbereich von Gebaeuden, die sich in flachen nur leicht bebautem Gelaende oder in dicht bebauten Stadt- oder Industriegebieten befinden koennen. Zu ihrer Loesung werden immer haeufiger mathematische Modelle eingesetzt, die auf der numerischen Loesung der vereinfachten stroemungsmechanischen Grundgleichungen basieren. Um Aussagen ueber Einsatzmoeglichkeiten und Genauigkeit dieser Rechenmodelle treffen zu koennen werden Eich- und Referenzfaelle benoetigt, die z.B. in Windkanaelen erzeugt werden koennen. Dieses Projekt verfolgt das Ziel mit Hilfe von Windkanaluntersuchungen eine umfassende Datenbasis zu schaffen. Dazu wird das Stroemungs- und Ausbreitungsfeld im Bereich von Einzelbauwerken und in bebauten Gebieten in einem Grenzschichtwindkanal untersucht. Die Ergebnisse aus dem Windkanal werden dem TUeV Suedwest in Freiburg zur Verfuegung gestellt. Dort werden mit mehreren dreidimensionalen, mikroskaligen numerischen Modellen Berechnungen durchgefuehrt und mit den Winkanalergebnissen verglichen. Die experimentellen Daten dienen auch zur Verbesserung einzelner Modellteile wie z.B. der Turbulenzparametrisierung.
Das Projekt "Experimentelle und theoretische Bestimmung der Geschwindigkeits- und Konzentrationsfelder unter Beruecksichtigung der Turbulenzeigenschaften bei der peripheren Einduesung gasfoermiger Reduktionsmittel in schadstoffbeladene Kanalstroemungen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Gaswärme-Institut e.V. durchgeführt. In technischen Verbrennungsvorgaengen entstehen die Stickstoffoxide (NO, NO2), die summarisch auch als NOx bezeichnet werden. Die Bildung der beiden Stickstoffverbindungen erfolgt ueber unterschiedliche Reaktionsmechanismen, die abhaengig sind von der Brennstoffzusammensetzung und den Randbedingungen im Brennraum. Durch verbrennungstechnische Massnahmen (Primaermassnahmen) koennen diese NOx-Emissionen oft entscheidend verringert werden. Zu diesen Primaermassnahmen zaehlt auch das Reburning (Stufenverbrennung). Da die homogenen Gasreaktionen beim Reburning in einem sehr kurzen Zeitraum ablaufen ist die Optimierung der Vermischung von Abgasstrom und eingeduestem Zusatzstoff anzustreben, d.h. die Vermischung der Komponenten muss schnell erfolgen (kleiner 1 ms), und sie muss vollstaendig sein, da ein Reaktionsmittelschlupf eine Emission dieser Reduktionsmittel zur Folge hat und somit ein Emittend gegen einen anderen ausgetauscht wird. Beide Optimierungsbedingungen sind wichtig. Im Idealfall sollen bereits nach einem kurzen Mischungsweg stoechiometrische Verhaeltnisse von Reduktionsmittel und Schadstoffmenge vorliegen. Das Forschungsziel des Vorhabens liegt in der Weiterentwicklung eines bestehenden Rechenmodells zur Ermittlung der Konzentrationsverteilung des eingeduesten Stoffes (Sekundaerbrennstoff, Ausbrandluft, rezirkuliertes Rauchgas) im Rauchgas. Die Bereitstellung dieses Rechenprogrammes eroeffnet die Moeglichkeit vorhandene Anlagen durch Parametervariationen zu untersuchen und Empfehlungen fuer eine Umruestung erarbeiten zu koennen. Zur Zeit werden mit Hilfe dieses Programmes Berechnungen einer CH4-Luft- Flamme vorgenommen, da zu diesem Problem zahlreiche Literaturstellen fuer eine Validierung der Ergebnisse existieren. Der Aufbau einer Flamelet-Library innerhalb des Mischungsgebietes durch Reaktion der Rauchgas- und Sekundaerbrennstoffkomponente ist abgeschlossen. Somit steht ein mathematisches Modell zur Verfuegung mit dem man in der Lage ist den gesamten Reburning-Prozess zu simulieren und die Einmischung zu optimieren.