Skalenreduzierte Modellierung und heterogene Kinetik

Skalen- und komplexitätsreduzierte Modelle für Reduktion und Oxidation auf Basis von Reaktornetzwerken

Für das Gesamtmodell müssen skalen- und komplexitätsreduzierte Kompartimentmodelle erstellt werden, in denen das Reaktorvolumen in funktionale Bereiche mit repräsentativen Konzentrationen, Temperaturen oder Mischungszuständen unterteilt ist.

Projekt S. Hartl

Heterogene Kinetik und Heizrateneffekte (in Reaktornetzwerken)
- Erweiterte Implementierung in Bezug auf Festphasen- und Oberflächenkinetik (beginnend mit einzelnen 0D-Reaktoren (repräsentative Kompartimente), bevor dies auf das gesamte Netzwerk ausgeweitet wird)
- Integration von physikalischen Modellen, beginnend mit Ein-/Zwei-Schritt-Kinetik für Pyrolyse und heterogene Oberflächenreaktionen (Konversion) (z.B. Single First Order Reaction Ansatz)
- Erweiterung der physikalischen Modelle in Bezug auf Pyrolyse und heterogene Oberflächenreaktionen
- Erweiterung der physikalischen Modelle im Hinblick auf Heizrateneffekte
- Berücksichtigung und Validierung des Transports von Partikeln über Kompartimentgrenzen
Fokus auf Verweilzeiten, Sensitivitäten und Gültigkeitsbereiche
- Implementierung zusätzlicher Erhaltungsgleichungen zur Analyse des lokalen und globalen Verweilzeit- und Umsatzverhaltens (spezies- und gemischspezifisch)
- Analyse der Sensitivitäten von Reaktornetzwerken bezüglich Wärme, Strömung und Verweilzeiten

Project D. Bothe

Skalenreduzierte Modellierung reaktiver Strömungen mittels (funktionaler) Kompartimentmodellierung
- Verfahren zur (halb-)automatischen Erkennung funktionaler Kompartimente in CFD-Simulationen
- Methoden zur Analyse und Bewertung der lokalen Durchmischungsqualität
- Entwicklung und Anwendung erweiterter Modellnetzelemente z.B. axiales Dispersionsmodell mit anisotroper Dispersion
- Rechnerische Analyse von monodispersen Partikelströmen in prototypischen Reaktorelementen
Numerische Modellierung chemisch reaktiver eisenpartikelbeladener Strömungen auf der Basis von Populationsbilanzen
- Entwicklung von Populationsbilanzen für Eisenpartikelverteilungen unterschiedlicher Oxidationsstufen, Kern-/Schalenabmessungen
- Anpassung und Erweiterung bestehender numerischer Methoden: Monte-Carlo- und Schnittverfahren, effiziente (direkte Quadratur-) Methode der Momente Verwendung von OpenFOAM als C++-Code-Plattform
- Rechnerische Analyse von polydispersen Partikelströmungen in prototypischen Reaktorelementen
- Anwendung auf eisenpartikelbeladene Strömungen unter nicht-isothermen Bedingungen