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Strömungsmechanische Simulation für die Wasser- und Abwasserreinigung

Kategorie:
Autor: Jonas Völker

Strömungsmechanische Simulation für die Wasser- und Abwasserreinigung

CFD Simulationen hydraulischer Strukturen in der biologischen Wasser- und Abwasserreinigung

Die numerische Simulation von Strömungen, besser bekannt als CFD (Computational Fluid Dynamics), ist eine zuverlässige und erprobte Technik, die in den letzten Jahren das Maß an Genauigkeit und Robustheit erreicht hat, das erforderlich ist, um als Standardwerkzeug für die Analyse und Design von hydraulisch optimierten Strukturen in der Wasser- und Abwasserreinigung verwendet zu werden.
Mit THINK Fluid Dynamix® stellt INVENT eine über die Jahre perfektionierte Methode für die Entwicklung und Validierung von numerischen Modellen für die rechnergestützte Simulation von Strömungen in den verschiedenen Prozessabschnitten der Wasser- und Abwasseranlagen zur Verfügung.

Anwendungsmöglichkeiten

Typische Einheitsprozesse, auf welche die CFD angewendet werden kann, sind zum Beispiel: die Homogenisierung oder Suspension fester Partikel in Flüssigkeiten, die Dispersion von flüssig-flüssigen und flüssig-gasförmigen Systemen, Sedimentation, Wärmeübertragung u. v. m. Die Möglichkeit, das gesamte Reaktorvolumen, global und auch an jeder einzelnen Stelle, lokal statistisch zu analysieren, eröffnet völlig neue Wege für das Design und die Optimierung hydraulischer Bauwerke.
Ein Beispiel dafür sind biologische Rührkesselreaktoren, sogenannte Belebungsbecken, welche scherempfindlichen Organismen enthalten. Bis vor kurzem bestand die einzige Methode zur Auslegung der Mischausrüstung darin, den gemittelten Geschwindigkeitsgradienten (auch als G-Wert [1/s] bekannt) integral zu berechnen. Dies ist ein Maß für die gesamte in den Reaktorvolumen abgegebene Energie. Mithilfe der CFD-Simulation können Scherkräfte und Geschwindigkeitsgradienten lokal quantifiziert und analysiert werden. Die statistische Auswertung volumetrischer Daten kann helfen, das Reaktorverhalten besser zu verstehen, um Prozesse zu optimieren, und bietet auch ein neues Werkzeug für die Entwicklung neuartiger Rührkörpergeometrien, mit denen mechanische Energie mit niedrigeren Spitzengeschwindigkeitsgradienten in die flüssigen Medien eingebracht werden kann.

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