Strömungsmodellierung für energie- und verfahrenstechnische Prozesse Dr.-Ing. Juan Alí Medina Méndez

Die Abteilung Strömungsmodellierung für energie- und verfahrenstechnische Prozesse befasst sich mit der Modellierung und Simulation angewandter Strömungen der Verfahrenstechnik. Die angewandte Strömungen werden in der Regel als kanonische Strömungen vereinfacht, sodass relevante Wechselwirkungen der Turbulenz, bzw. des turbulenten Transportes, und der molekularen, bzw. Feldkräfte, untersucht werden können.

Die meisten der angewandten Strömungen der Verfahrenstechnik haben mehrphysikalisch, bzw. mehrskalige Eigenschaften. Zur Zeit laufende und bereits abgeschlossene Untersuchungen befassen sich, bzw. haben sich mit den folgenden Strömungsarten befasst:

  • Turbulente Verbrennung fossiler Brennstoffe mit detaillierten Chemie.
  • Turbulente Diffusionsflammen
  • Innere turbulente Strömungen mit konstanter oder variabler Dichte, bzw. mit konstanter oder variabler Wärmekapazität in Kartesische- und Zylinderkoordinaten.
  • Innere turbulente Strömungen mit glatten und rauen Wänden.
  • Innere turbulente Luft-Strömungen beeinflusst durch Corona-Entladungen (elektrohydrodynamische Strömungen)
  • Elektroabscheidung Aerosol-geladener Strömungen
  • Fallfilmverdampfer
  • Reaktive CO2-Strömungen durch poröse Medien (strukturierte Katalysatoren - Methanisierung von CO2)

Herausforderungen der Modellierung und Simulation angewandter Strömungen der Verfahrenstechnik sind, u.a., die Transdisziplinarität der Forschung. Die gewünschte Genauigkeit zum Design einer technischen Anwendung fordert eine Entscheidung zur Modellierung: entweder niederdimensionale Strömungsmodellierung (zero oder eindimensionale Modellierung), oder vollständige drei-dimensionale Strömungsmodellierung. Für turbulente Strömungen werden niederdimensionale stochastische Turbulenzmodelle statt filter-basierte Turbulenzmodelle bevorzugt. Dies erlaubt die Simulation turbulenter Strömungen ohne zusätzlicher Empirismus in der Modellierung der kleinen turbulenten Skalen. Niederdimensionale stochastische Turbulenzmodelle wie das One-Dimensional-Turbulence (ODT) erlauben ebenfalls die Zeit- und Raumintegration mittels vereinfachten numerischen Methoden: d.h., die vollständige Auflösung kleiner Zeit- und Längenskalen mit einem entsprechenden kleinen Diskretisierungsfehler ist möglich.

Stochastische Turbulenzmodelle wie ODT können ebenfalls als Hybrid-Modelle zur Ergänzung Filter-basierter 3-D Modelle angewandt werden. Damit werden die Vorteile beider Modellierungsansätze ausgenutzt. Ein Beispiel dazu ist das hybride Bottom-Up-Modell einer Large-Eddy-Simulation (LES), die durch ODT ergänzt wird (ODTLES).

Aktuelle und ehemalige Mitarbeiter*innen

  • B.Sc. Dikshant Sharma
  • B.Sc. Juan F. Patiño
  • B.Sc. Thierry Tchouto
  • B.Sc. Katja Hertha