Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Energietechnik-Prozesse genauer simulieren

18.09.2012
Computersimulationen gehören zum Alltag in den Ingenieurwissenschaften. Um Prozesse realitätsgetreu am PC nachzubilden, braucht es komplexe mathematische Modelle.
Das Team um RUB-Ingenieur Dr. Harald Kruggel-Emden vom Lehrstuhl für Energieanlagen und Energieprozesstechnik erhält für die kommenden fünf Jahre rund 1,59 Millionen Euro Fördermittel der Deutschen Forschungsgemeinschaft zum Aufbau einer Emmy Noether-Nachwuchsgruppe.

Ziel der Forscher ist es, die Modelle hinter der sogenannten Diskreten Elemente-Methode zu verbessern. „Mit dieser Methode kann man zum Beispiel Prozesse zur Nutzung regenerativer Energien simulieren und optimieren“, erklärt Dr. Kruggel-Emden. „Das ermöglicht letztendlich bessere Produktqualität bei weniger Kosten und geringerem Energieeinsatz.“

Partikel mit beliebigen Formen simulieren

Mit der Diskreten Elemente-Methode beschreiben Wissenschaftler das Verhalten von Partikelsystemen wie Holzpellets oder Kohle. Oft kombinieren sie die Methode mit „Computational Fluid Dynamics“, einem Verfahren zur Simulation von Gasströmen. Die Kombination ist besonders hilfreich, um sogenannte fluidisierte Partikelsysteme zu beschreiben, also Systeme, in denen sich Partikel frei in Gasen bewegen. Herkömmliche Modelle idealisieren die Form der Partikel, indem sie annehmen, dass sie kugelig sind. In Wirklichkeit können die Teilchen jedoch viele Formen haben. Die RUB-Forscher möchten das Modell nun so erweitern, dass sie Partikel mit beliebiger Gestalt simulieren können.

Der Knackpunkt: Fluidmechanische Kräfte und Wärmeübertragung

Schon jetzt können mechanische Interaktionen wie Kollisionen der Partikel auch für nicht kugelige Teilchen beschrieben werden. Aber die Simulation fluidmechanischer Kräfte ist bislang nur für kugelige Teilchen möglich. Eine fluidmechanische Kraft wäre zum Beispiel die Widerstandskraft.

Simulation von durchströmten Systemen: RUB-Ingenieure simulieren durchströmte Systeme mit unterschiedlicher Detailtiefe. Die Farben in dem wenig detaillierten System (links) repräsentieren die Partikelbeladung je Gasvolumen (rot: viele Partikel/Volumen; blau: wenig Partikel/Volumen). In detaillierteren Simulationen (rechts) beziehen die Forscher mit ein, wie das Gas die Partikel umströmt (Pfeile unten rechts).

Copyright: Harald Kruggel-Emden

„Wenn man mit dem Auto fährt, dann erzeugt die Luft einen Widerstand“, sagt Dr. Kruggel-Emden. „Aber auch ein stehendes Auto würde durch den Wind eine Widerstandskraft erfahren.“ Die meisten technischen Systeme sind durchströmt, so dass Widerstandskräfte berücksichtigt werden müssen – genau das sollen die neuen Modelle können. Zusätzlich wollen die RUB-Wissenschaftler die Wärmeübertragung in Systemen mit komplex geformten Partikeln abbilden.

Das würde in Zukunft eine bessere Beschreibung von Prozessen der Energietechnik erlauben. Das Projekt trägt den Titel „Mischung/Segregation und Wärmeübertragung in fluidisierten Systemen der Energietechnik: Ein Beitrag zur Weiterentwicklung der gekoppelten CFD-Diskreten Elemente Methode für polydisperse Systeme komplexer Partikelgeometrie“.

Weitere Informationen

Dr. Harald Kruggel-Emden, Lehrstuhl für Energieanlagen und Energieprozesstechnik, Fakultät für Maschinenbau der Ruhr-Universität, 44780 Bochum, Tel. 0234/32-27362
kruggel-emden@leat.ruhr-uni-bochum.de

Redaktion: Dr. Julia Weiler

Dr. Josef König | idw
Weitere Informationen:
http://www.ruhr-uni-bochum.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Energie und Elektrotechnik:

nachricht Positronen als neues Werkzeug für die Forschung an Lithiumionen-Batterien: Löcher in der Elektrode
22.02.2017 | Technische Universität München

nachricht Mit Strom vorankommen
21.02.2017 | FIZ Karlsruhe – Leibniz-Institut für Informationsinfrastruktur GmbH

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Energie und Elektrotechnik >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Mehr Sicherheit für Flugzeuge

Zwei Entwicklungen am Lehrgebiet Rechnerarchitektur der FernUniversität in Hagen können das Fliegen sicherer machen: ein Flugassistenzsystem, das bei einem totalen Triebwerksausfall zum Einsatz kommt, um den Piloten ein sicheres Gleiten zu einem Notlandeplatz zu ermöglichen, und ein Assistenzsystem für Segelflieger, das ihnen das Erreichen größerer Höhen erleichtert. Präsentiert werden sie von Prof. Dr.-Ing. Wolfram Schiffmann auf der Internationalen Fachmesse für Allgemeine Luftfahrt AERO vom 5. bis 8. April in Friedrichshafen.

Zwei Entwicklungen am Lehrgebiet Rechnerarchitektur der FernUniversität in Hagen können das Fliegen sicherer machen: ein Flugassistenzsystem, das bei einem...

Im Focus: HIGH-TOOL unterstützt Verkehrsplanung in Europa

Forschung am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) unterstützt die Europäische Kommission bei der Verkehrsplanung: Anhand des neuen Modells HIGH-TOOL lässt sich bewerten, wie verkehrspolitische Maßnahmen langfristig auf Wirtschaft, Gesellschaft und Umwelt wirken. HIGH-TOOL ist ein frei zugängliches Modell mit Modulen für Demografie, Wirtschaft und Ressourcen, Fahrzeugbestand, Nachfrage im Personen- und Güterverkehr sowie Umwelt und Sicherheit. An dem nun erfolgreich abgeschlossenen EU-Projekt unter der Koordination des KIT waren acht Partner aus fünf Ländern beteiligt.

Forschung am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) unterstützt die Europäische Kommission bei der Verkehrsplanung: Anhand des neuen Modells HIGH-TOOL lässt...

Im Focus: Zinn in der Photodiode: nächster Schritt zur optischen On-Chip-Datenübertragung

Schon lange suchen Wissenschaftler nach einer geeigneten Lösung, um optische Komponenten auf einem Computerchip zu integrieren. Doch Silizium und Germanium allein – die stoffliche Basis der Chip-Produktion – sind als Lichtquelle kaum geeignet. Jülicher Physiker haben nun gemeinsam mit internationalen Partnern eine Diode vorgestellt, die neben Silizium und Germanium zusätzlich Zinn enthält, um die optischen Eigenschaften zu verbessern. Das Besondere daran: Da alle Elemente der vierten Hauptgruppe angehören, sind sie mit der bestehenden Silizium-Technologie voll kompatibel.

Schon lange suchen Wissenschaftler nach einer geeigneten Lösung, um optische Komponenten auf einem Computerchip zu integrieren. Doch Silizium und Germanium...

Im Focus: Innovative Antikörper für die Tumortherapie

Immuntherapie mit Antikörpern stellt heute für viele Krebspatienten einen Erfolg versprechenden Ansatz dar. Weil aber längst nicht alle Patienten nachhaltig von diesen teuren Medikamenten profitieren, wird intensiv an deren Verbesserung gearbeitet. Forschern um Prof. Thomas Valerius an der Christian Albrechts Universität Kiel gelang es nun, innovative Antikörper mit verbesserter Wirkung zu entwickeln.

Immuntherapie mit Antikörpern stellt heute für viele Krebspatienten einen Erfolg versprechenden Ansatz dar. Weil aber längst nicht alle Patienten nachhaltig...

Im Focus: Durchbruch mit einer Kette aus Goldatomen

Einem internationalen Physikerteam mit Konstanzer Beteiligung gelang im Bereich der Nanophysik ein entscheidender Durchbruch zum besseren Verständnis des Wärmetransportes

Einem internationalen Physikerteam mit Konstanzer Beteiligung gelang im Bereich der Nanophysik ein entscheidender Durchbruch zum besseren Verständnis des...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

6. Internationale Fachkonferenz „InnoTesting“ am 23. und 24. Februar 2017 in Wildau

22.02.2017 | Veranstaltungen

Wunderwelt der Mikroben

22.02.2017 | Veranstaltungen

Der Lkw der Zukunft kommt ohne Fahrer aus

21.02.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Ursache für eine erbliche Muskelerkrankung entdeckt

22.02.2017 | Medizin Gesundheit

Möglicher Zell-Therapieansatz gegen Zytomegalie

22.02.2017 | Biowissenschaften Chemie

Meeresforschung in Echtzeit verfolgen

22.02.2017 | Geowissenschaften