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 Leuchtende Nanoarchitekturen aus Galliumarsenid
22.02.2018 | Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie GmbH

nachricht Neuer Sensor zur Messung der Luftströmung in Kühllagern von Obst und Gemüse
22.02.2018 | Leibniz-Institut für Agrartechnik und Bioökonomie e.V. (ATB)

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: Verlässliche Quantencomputer entwickeln

Internationalem Forschungsteam gelingt wichtiger Schritt auf dem Weg zur Lösung von Zertifizierungsproblemen

Quantencomputer sollen künftig algorithmische Probleme lösen, die selbst die größten klassischen Superrechner überfordern. Doch wie lässt sich prüfen, dass der...

Im Focus: Developing reliable quantum computers

International research team makes important step on the path to solving certification problems

Quantum computers may one day solve algorithmic problems which even the biggest supercomputers today can’t manage. But how do you test a quantum computer to...

Im Focus: Innovation im Leichtbaubereich: Belastbares Sandwich aus Aramid und Carbon

Die Entwicklung von Leichtbaustrukturen ist eines der zentralen Zukunftsthemen unserer Gesellschaft. Besonders in der Luftfahrtindustrie und in anderen Transportbereichen sind Leichtbaustrukturen gefragt. Sie ermöglichen Energieeinsparungen und reduzieren den Ressourcenverbrauch bei Treibstoffen und Material. Zum Einsatz kommen dabei Verbundmaterialien in der so genannten Sandwich-Bauweise. Diese bestehen aus zwei dünnen, steifen und hochfesten Deckschichten mit einer dazwischen liegenden dicken, vergleichsweise leichten und weichen Mittelschicht, dem Sandwich-Kern.

Aramidpapier ist ein etabliertes Material für solche Sandwichkerne. Sein mechanisches Strukturversagen ist jedoch noch unzureichend erforscht: Bislang fehlten...

Im Focus: Die Brücke, die sich dehnen kann

Brücken verformen sich, daher baut man normalerweise Dehnfugen ein. An der TU Wien wurde eine Technik entwickelt, die ohne Fugen auskommt und dadurch viel Geld und Aufwand spart.

Wer im Auto mit flottem Tempo über eine Brücke fährt, spürt es sofort: Meist rumpelt man am Anfang und am Ende der Brücke über eine Dehnfuge, die dort...

Im Focus: Eine Frage der Dynamik

Die meisten Ionenkanäle lassen nur eine ganz bestimmte Sorte von Ionen passieren, zum Beispiel Natrium- oder Kaliumionen. Daneben gibt es jedoch eine Reihe von Kanälen, die für beide Ionensorten durchlässig sind. Wie den Eiweißmolekülen das gelingt, hat jetzt ein Team um die Wissenschaftlerin Han Sun (FMP) und die Arbeitsgruppe von Adam Lange (FMP) herausgefunden. Solche nicht-selektiven Kanäle besäßen anders als die selektiven eine dynamische Struktur ihres Selektivitätsfilters, berichten die FMP-Forscher im Fachblatt Nature Communications. Dieser Filter könne zwei unterschiedliche Formen ausbilden, die jeweils nur eine der beiden Ionensorten passieren lassen.

Ionenkanäle sind für den Organismus von herausragender Bedeutung. Wenn zum Beispiel Sinnesreize wahrgenommen, ans Gehirn weitergeleitet und dort verarbeitet...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - April 2018

21.02.2018 | Veranstaltungen

Tag der Seltenen Erkrankungen – Deutsche Leberstiftung informiert über seltene Lebererkrankungen

21.02.2018 | Veranstaltungen

Digitalisierung auf dem Prüfstand: Hochkarätige Konferenz zu Empowerment in der agilen Arbeitswelt

20.02.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Von Hefe für Demenzerkrankungen lernen

22.02.2018 | Biowissenschaften Chemie

Sektorenkopplung: Die Energiesysteme wachsen zusammen

22.02.2018 | Seminare Workshops

Die Entschlüsselung der Struktur des Huntingtin Proteins

22.02.2018 | Biowissenschaften Chemie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics