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Lehrstuhl für Gesteinshüttenkunde

Forschungsthemen

06.09.2011

Anwendung der Strömungssimulation am Lehrstuhl für Gesteinshüttenkunde

Die Computersimulation ist mittlerweile eine übliche Vorgehensweise zur Analyse von Systemen, die für eine formelmäßige Behandlung zu kompliziert sind. Dabei wird ein Modell erstellt, das eine Abstraktion des realen Systems darstellt. Durch Festlegung von Randbedingungen bzw. Variation von Parametern kann das Verhalten des Modells mit Hilfe numerischer Methoden errechnet werden. Die Ergebnisse können dann für Rückschlüsse auf das Problem und dessen Lösung genutzt werden. Der Lehrstuhl für Gesteinshüttenkunde hat es sich unter anderem zur Aufgabe gemacht Verschleißmechanismen feuerfester Baustoffe zu erforschen.

Dazu werden neben Finite-Elemente-Simulationen zur Ermittlung des thermomechanischen Verhaltens von feuerfesten Baustoffen sowie Fact-Sage-Simulationen für thermochemische Berechnungen auch Strömungssimulationen (Computational Fluid Dynamics -CFD) durchgeführt.

Feuerfeste Baustoffe werden hauptsächlich für die Auskleidung von Aggregaten für Hochtemperaturprozesse verwendet, d.h. die feuerfeste Zustellung ist Schlacken und Schmelzen bei hohen Temperaturen ausgesetzt. Der durch den Kontakt mit schmelzflüssigen Substanzen hervorgerufene chemische Verschleiß des Feuerfestmaterials wird von den Strömungsverhältnissen beeinflusst.

Am Lehrstuhl für Gesteinshüttenkunde werden CFD-Simulationen eingesetzt, um den Einfluss von Strömungen auf den Verschleiß zu untersuchen. Aus der Kenntnis des Strömungsverhaltes ist es möglich über Analogien in den Transportgleichungen auf die Stoffübertragung zu schließen. Das nachstehende Beispiel zeigt die Simulation der Strömungsverhältnisse in einem Trommelofen, der für Verschleißuntersuchungen verwendet wird (Rotorverschlackungstest).

Abb.1: Geschwindigkeitsvektoren der Luft (blau) und der Schlacke (magenta) im Inneren des Rotorverschlackers