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

Für das Gesamtmodell müssen skalen- und komplexitätsreduzierte Kompartmentmodelle 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 Kompartments), 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

Team D. Bothe

Technische Universität Darmstadt

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Team S. Hartl

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Optische Diagnosemethoden und erneuerbare Energien

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