CFD-gestützte Parameterstudie für verfahrenstechnische Apparate und Reaktoren

Das Betriebsverhalten von verfahrenstechnischen Apparaten und Reaktoren wird wesentlich durch Strömung, Wärmeübertragung sowie gegebenenfalls durch die Wechselwirkung mehrerer Phasen bestimmt. Ungleichmäßige Strömungsverteilungen, Totzonen, Rückströmungen, thermische Hotspots oder unzureichende Wärmeübertragung können die Prozessführung, Produktqualität, Energieeffizienz und Betriebssicherheit beeinträchtigen.

Mit der CFD-Parameterstudie für Reaktoren und verfahrenstechnische Apparate erhalten Sie die Möglichkeit, ausgewählte Einflussgrößen systematisch zu untersuchen. Ausgehend von einer konkreten Fragestellung erstellen wir ein auf die wesentlichen physikalischen Effekte reduziertes Simulationsmodell. Anschließend werden mehrere gezielt ausgewählte Betriebszustände oder Varianten berechnet und miteinander verglichen.

Untersucht werden können beispielsweise Veränderungen von:

• Volumen- oder Massenströmen,
• Einlass- und Austrittsbedingungen,
• Betriebsdrücken und Betriebstemperaturen,
• Heiz- oder Kühlleistungen,
• Stoff- und Materialeigenschaften,
• geometrischen Hauptabmessungen,
• Einbauten oder Strömungsführungen,
• Positionen und Ausrichtungen von Zu- und Abläufen,
• ausgewählten Prozess- oder Betriebsparametern.

Die CFD-Parameterstudie umfasst in der Regel:

1. Technisches Erstgespräch
   Aufnahme des Anwendungsfalls, der Problemstellung und des gewünschten Untersuchungsziels.

2. Daten- und Machbarkeitscheck
   Prüfung der verfügbaren Geometrie-, Stoff-, Material- und Betriebsdaten sowie Bewertung der grundsätzlichen Simulierbarkeit.

3. Definition des Referenzfalls
   Festlegung eines repräsentativen Ausgangszustands sowie der erforderlichen Annahmen und Modellvereinfachungen.

4. Festlegung der Parameterstudie
   Auswahl der zu untersuchenden Einflussgrößen, Wertebereiche und Varianten. Der Umfang wird so festgelegt, dass innerhalb des verfügbaren Budgets eine belastbare technische Aussage möglich ist.

5. Modellaufbau und Referenzsimulation
   Erstellung eines vereinfachten CFD-Modells und Durchführung einer Simulation für den festgelegten Ausgangszustand.

6. Durchführung der Parameter- oder Variantenstudie
   Berechnung einer begrenzten Anzahl ausgewählter Betriebszustände, Parameterkombinationen oder Geometrievarianten.

7. Auswertung und Visualisierung
   Vergleichende Aufbereitung der relevanten Strömungs-, Druck- und Temperaturfelder beziehungsweise des betrachteten Mehrphasenverhaltens.

8. Machbarkeits- oder Potenzialbewertung
   Bewertung der untersuchten Varianten, Identifikation günstiger Parameterbereiche und Ableitung technischer Verbesserungsansätze.

9. Ergebnisworkshop
   Verständliche Vorstellung und gemeinsame Einordnung der Simulationsergebnisse.

10. Ergebnisdokumentation
    Kompakte Dokumentation der Aufgabenstellung, Eingangsdaten, Annahmen, untersuchten Varianten, Ergebnisse, Modellgrenzen und Empfehlungen.

Der konkrete Leistungsumfang, insbesondere die Anzahl der untersuchten Varianten, richtet sich nach der Komplexität der Geometrie, der physikalischen Modelle und der verfügbaren Datenbasis. Im vorgesehenen Kostenrahmen von etwa 10.000 Euro steht eine gezielte, aussagekräftige Parameterstudie im Vordergrund. Eine umfangreiche automatisierte Optimierung mit einer großen Anzahl von Varianten ist nicht Bestandteil des Angebots.

Die Untersuchung soll aufzeigen wie digitale Abbildungen von realen Prozessen helfen kann den Prozess effizienter zu optimieren und dazu beitragen langfristig den Digitalisierungsgrad bei der Verfahrensentwicklung zu erhöhen.