Mehrphasen-Überschallströmung für geothermale Anwendungen


Mehrphasensimulationen stellen eine große Herausforderung dar, da der grosse Unterschied der Dichte und die korrekte Impulsübertragung zwischen der flüssigen und der gasförmigen Phase erfasst werden muss. Zusätzlich zur Behandlung der Überschallgeschwindigkeit und den Regionen mit hohem Druck muss die Simulation auch in der Lage sein, den Unterschied der Kompressibilität abzubilden. Um diese Probleme zu behandeln wurde ein CFD-Solver in dem open-source CFD-OpenFOAM implementiert.


Geometrie der Simulation

 

Der entwickelte Solver in OpenFOAM ist in der Lage die Geometrie zu simulieren, außerdem wird gezeigt, dass das simulierte Gerät in der Lage ist, eine hohe spezifische kinetische Energie des beschleunigten Wassers zu kreieren, sodass die Leistung mit existierenden Wasserstrahlschneidewerkzeugen vergleichbar ist. Zwar könnten manche Einflüsse, wie etwa der Phasenübergang die Ergebnisse geringfügig verändern, in diesem Modell werden jedoch jene Prozesse betrachtet, welche die simulierte Zeitskala dominieren. Zudem werden die großen Skalen der Strömung richtig abgebildet. Zukünftige Verbesserungen des Modells könnten eine genauere Untersuchung der Turbulenz und des Phasenübergangs beinhalten.


Plot des Phasenanteils α und der spezifischen kinetischen Energie am Ausgang der simulierten Geometrie

 

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