Institut für Verfahrenstechnik, Umwelttechnik und Techn. Biowissenschaften
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Forschungsgruppenleiter

Ass.Prof. Dipl.-Ing. Dr.techn. Michael Harasek

Forschungsgruppe: Fluiddynamische Simulationen (CFD)

Leiter: Ass.Prof. Dipl.-Ing. Dr.techn. Michael Harasek

Die systematische Auseinandersetzung mit Trennprozessen aus der Chemie, der Biotechnologie und der Umwelttechnik führte zu einem tiefen Verständnis von Wärme- und Stofftransport in Abhängigkeit der fluiddynamischen Eigenschaften der betrachteten Prozesse. Membranprozesse, die in einigen Gebieten immer noch eine neue Technologie darstellen, sind ein Schwerpunktsgebiet seit über zehn Jahren innerhalb der Arbeitsgruppe. In laufenden Projekten werden Nanofiltration und Gaspermeation als moderne und energieeffiziente Trennmethoden betrachtet.

Die schnelle Entwicklung von CFD-Methoden und die Verfügbarkeit von verlässlichen CFD-Codes haben ein weites Feld für wissenschaftliche und angewandte Forschungsprojekte eröffnet, welche die Auslegung und das Design von Apparaten, Geräten und Modulen mit deren spezifischen, fluiddynamischen Anforderungen ermöglichen.

Prozessingenieure machen immer noch Gebrauch von empirischen Gleichungen, basierend auf dimensionslosen Kennzahlen, um Apparate auszulegen. Komplexe Reaktoren oder Trennapparate können aber nicht alleine mit diesen Modellen beschrieben werden. Verlässliche Antworten auf Fragen wie "Wie verändert eine Geometrieänderung die Prozessleistung?", "Wie wirken sich unterschiedliche Prozessbedingungen aus?" oder "Wie sieht das Teillastverhalten aus?" werden benötigt aber können teuer sein, wenn sie aus Experimenten abgeleitet werden müssen.

Numerische Strömungssimulation wurde eine effektive Alternative. Durch dreidimensionale Diskretisierung der Navier-Stokes Gleichung, der Energiegleichung, Modellierung von Turbulenz und zusätzlicher Terme (Spezienbilanzen, Reaktionen, externe Kräfte, Mehrphaseninteraktion) ist es möglich lokale Informationen über das Strömungsfeld zu gewinnen.

Die Arbeitsgruppe begann früh CFD als ein wichtiges Werkzeug in der Verfahrenstechnik zu verwenden. Experimentelle CFD-Codes und verschiedene Untermodelle für kommerzielle CFD-Programme wurden entwickelt und in zahlreichen Projekten angewandt.

KERNKOMPETENZEN

  • CFD (Computational Fluid Dynamics), Prozessauslegung, Energietechnologie
  • Strömungsmessung (Grundoperationen, Mehrphasenströmungsphänomene)
  • Strömungs- und Systemverhalten bei industriellen Hochtemperaturprozessen
  • Chemische, biotechnologische und Umweltanwendungen von thermischen Trennverfahren (downstream processing)
  • Thermische Verfahrenstechnik (Membranprozesse, Rektifikation, Absorption)

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