Das Projekt "CFD-Methoden zur Berechnung der kritischen Wärmestromdichte, Teilprojekt: Entwicklung von CFD-Modellen zur Berechnung der kritischen Wärmestromdichte mit dem Euler/Euler-Ansatz" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz. Es wird/wurde ausgeführt durch: Technische Universität Dresden, Institut für Energietechnik, AREVA-Stiftungsprofessur für Bildgebende Messverfahren für die Energie- und Verfahrenstechnik.Für die Reaktorsicherheitsforschung ist die präzise Vorhersage des Auftretens bzw. der Vermeidung der Siedekrise von höchster Relevanz. Da die übliche CHF-Berechnung mittels Systemcodes völlig auf nicht allgemein gültigen Korrelationen beruht, wäre es ein großer Gewinn, wenn dies mit CFD-Methoden gelänge. Daher sollen im Rahmen dieses Verbundvorhabens CFD-Modelle für Siedevorgänge entwickelt und mit Hilfe der Implementierung in einen Code verifiziert und validiert werden. Der Schwerpunkt liegt dabei auf dem Übergang vom Blasensieden zum Filmsieden, an dem sich die physikalischen Verhältnisse in Bezug auf die Wärmeübertragung grundlegend ändern. Als Anwendungen werden Siedevorgänge im Brennelementbündel betrachtet, da die unter bestimmten Störfallbedingungen eintretende Siedekrise für die Reaktorsicherheitsforschung relevanteste Situation darstellt. Speziell im Rahmen dieses Teilvorhabens soll ein verbessertes mechanistisches Wandsiedemodell erarbeitet und das GENTOP-Konzept im Rahmen der Euler/Euler-Strömungsberechnung für die Zweiphasenströmung im Unterkanal weiterentwickelt werden. Durch hochauflösend instrumentierte Einzelexperimente erfolgt eine experimentelle Validierung. Die Zielstellung des avisierten Vorhabens besteht in der Entwicklung von verbesserten CFD-Berechnungsmethoden für Strömungssieden bis zum CHF. Dies wird im Teilvorhaben durch folgende Arbeitsschritte erreicht: Modellierung: 1) numerische Modellierung der lokalen Dampfüberhitzung, 2) Erweiterung des Wandsiedemodells in Richtung kritischer Wärmestrom, 3) Modellierung von Blasenkoaleszenz und Blasenfragmentation, 4) Modellierung des Übergangs zur Großblasenbildung mittels GENTOP-Ansatz, 5) Modellvalidierung. Experiment: 1) Erweiterung einer Kältemittelversuchsanlage für CHF-Studien, 2) Weiterentwicklung der Messtechnik, 3) Experimentelle Studien mit Kältemittel, 4) Aufbau eines Wasser/Dampf-Versuchs, 5) Durchführung von Vergleichsexperimenten mit Wasser/Dampf.
Das Projekt "CFD-Methoden zur Berechnung der kritischen Wärmestromdichte, Teilprojekt: Entwicklung, Implementierung und Validierung von mathematischen Modellen zur Berechnung der kritischen Wärmestromdichte" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz. Es wird/wurde ausgeführt durch: ANSYS Germany GmbH.Das Ziel des Gesamtvorhabens ist die Entwicklung und langfristige Bereitstellung von Software zur Simulation von Siedevorgängen, wie sie in Brennelementbündeln von Kernreaktoren auftreten. Es soll der ganze Bereich von der konvektiven Wärmeübertragung über das Blasensieden bis hin zum Filmsieden (Critical Heat Flux - CHF) betrachtet werden. Der Schwerpunkt der Arbeiten dieses Teilantrags liegt auf der mathematisch-physikalischen Modellierung und der Bereitstellung eines industriell einsetzbaren Rechenverfahrens zur Simulation von CHF-Phänomenen auf Basis von ANSYS CFD. Ausgehend von einem in ANSYS CFD verfügbaren Grundmodell soll von den Projektpartnern im geplanten Verbundvorhaben ein auf mechanistischen Vorstellungen basierendes Modell mit höherer Genauigkeit und Allgemeingültigkeit zur Berechnung von Filmsieden und CHF entwickelt und über die Laufzeit des Projekts verbessert werden. Ein spezielles Ziel des Teilvorhabens von ANSYS Germany ist, die Modelle für gegebene Einsatzbedingungen, Genauigkeitsanforderungen und Rechenkapazitäten (Rechenzeit, Speicherplatz und Datenmengen) numerisch robust und industriell einsetzbar zu implementieren und für sicherheitsrelevante Anwendungen zu verifizieren und zu validieren. Im geplanten Vorhaben werden Modelle zum Einsatz kommen, die auf dem phasengemittelten Euler-Euler-Kontinuumsansatz beruhen. Das Vorhaben umfasst die folgenden Arbeitspakete (siehe ausführliche Beschreibung des Projekts in der Anlage): Entwicklung eines numerischen Verfahrens zur numerischen Auflösung des wandnahen Bereichs in Verbindung mit dem Siedemodell; Verallgemeinerung und Kalibrierung des in ANSYS CFD implementierten Siedemodells; Implementierung und Test des von den Projektpartnern entwickelten mechanistischen Siedemodells in ANSYS CFD; Optimierung des Multiple Size Group-Modells für hohe Dampfgehalte bis zum CHF; Erweiterung des GENTOP-Modells; Vergleich der verschiedenen Ansätze.
Das Projekt "Entwicklung und Validierung von Rechenmethoden zur Simulation von 2-Phasenströmungen und kritischen Wärmeströmen" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz. Es wird/wurde ausgeführt durch: Gesellschaft für Anlagen- und Reaktorsicherheit (GRS) gGmbH.Das Ziel dieses Vorhabens ist die Weiterentwicklung und Validierung von Modellen der 2-Phasenströmung sowie von Modellen des Blasensiedens und des Filmsiedens im CFD-Code OpenFOAM. Diese Arbeiten stellen eine Ausweitung der derzeit laufenden Arbeiten in dem Vorhaben RS1506 dar. Zusätzlich sollen die vorhandenen Korrelationen im Systemcode ATHLET zur Berechnung des kritischen Wärmestroms anhand von neuen Experimenten überprüft und gegebenenfalls verbessert werden. Das Gesamtziel umfasst somit die folgenden Eckpunkte: Validierung und Verbesserung der Korrelationen zur Berechnung des kritischen Wärmestroms im Systemcode ATHLET, Implementierung und Validierung von Modellen zum Wandsieden und zur 2-Phasenströmung im CFD-Code OpenFOAM, Mitarbeit bei der Entwicklung eines neuen CFD-tauglichen Modells für das Filmsieden, Implementierung und Analyse des neuen Modells im CFD-Code OpenFOAM. Das Vorhaben soll in enger Zusammenarbeit mit dem BMWi-Verbundvorhaben 'CFD-Methoden zur Berechnung der kritischen Wärmestromdichte' ablaufen. Der Arbeitsplan orientiert sich stark an dem im Rahmentext vorgegebenen zeitlichen Ablauf des Verbundprojektes. Die erste Stufe der Arbeiten zu CFD beinhaltet die Ertüchtigung des CFD-Codes OpenFOAM für die Simulation des Wandsiedens im 2-Phasenbereich. Aufbauend auf diesen Modellen erfolgt anschließend der Einbau und die Validierung des mechanistischen Siedemodells. Die geplanten Arbeiten zum Systemcode ATHLET finden parallel zu den Arbeiten an OpenFOAM statt. Hier werden direkt neue Korrelationen für die Berechnung des kritischen Wärmestroms implementiert und getestet. Die Verbindung zum Verbundprojekt ergibt durch die vergleichenden Rechnungen der im Verbund durchzuführenden Experimente.
Das Projekt "Teilprojekt: Validierung von Unterkanal- und CFD-Programmen anhand von Brennstab-Bündelversuchen (AP6)^Modellierung, Simulation und Experimente zu Siedevorgängen in Druckwasserreaktoren^Teilprojekt: CFD-Modellentwicklung und Validierung für die 3-dimensionale Simulation von Siedevorgängen in Brennelementen von DWR, Teilprojekt: Experimentelle Untersuchung von Siedevorgängen mit optischen Verfahren und Parameterbestimmung für CFD-Rechnungen an kleinskaligen Versuchsständen" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Bildung und Forschung. Es wird/wurde ausgeführt durch: Hochschule Zittau,Görlitz, Institut für Prozeßtechnik, Prozeßautomatisierung und Meßtechnik.