CFD-Simulation der Strömungssituation vor einem offenen volumetrischen Luftreceiver zur Ermittlung der konvektiven Verlustmechanismen

Das Institut für Solarforschung des DLR forscht an vier verschiedenen Standorten in Deutschland und Südspanien an der technischen und wirtschaftlichen Optimierung solarthermischer Energiegewinnung. Die Forschungs- und Entwicklungstätigkeiten sind stets anwendungsbezogen und industrienah. Das Institut für Solarforschung hat den Anspruch national wie international an der Spitze der Solarforschung zu stehen.
In der Abteilung Punktfokussierende Systeme werden Solarturm-Kraftwerke weiterentwickelt. In solchen Kraftwerken wird das Sonnenlicht von einer Vielzahl von Heliostaten auf einen Strahlungsempfänger konzentriert. Der Strahlungsempfänger, auch Receiver genannt, ist auf einem Turm angebracht und besitzt die Aufgabe die konzentrierte Solarleistung einem konventionellen Kraftwerksprozess zur Stromerzeugung zur Verfügung zu stellen. Eine am DLR entwickelte Receivertechnologie ist die des offenen volumetrischen Receivers in der keramische Strukturen die Strahlung absorbieren. Zur Kühlung werden die Absorberstrukturen von Umgebungsluft durchströmt, die heiße Luft wird anschließend zu einem Dampferzeuger geleitet. Diese Technologie wird vom DLR im Forschungskraftwerk Jülich weiterentwickelt und im Kraftwerksmaßstab erprobt.
Im Rahmen dieser Diplom-/ Masterarbeit soll mittels CFD-Simulationen die Strömung vor einem offenen volumetrischen Receiver untersucht werden. Die heiße Luft besitzt am Austritt des Dampferzeugers eine Restwärme. Zur Wirkungsgradsteigerung wird die Luft zurück in den Receiver geführt und vor die Front geblasen, um einen Teil der warmen Luft zurück in den Receiver zu saugen. Ziel der Simulationen ist die Vorhersage der Rate der zirkulierten warmen Luft und die Ableitung von Optimierungsmaßnahmen, die zu einer Erhöhung der Rate führen. Die Simulationsergebnisse sollen mit Daten aus bereits durchgeführten Experimenten validiert werden.

Weitere Informationen

Unternehmen

Thesius Inspiration

Bereich/Abteilung

Abteilung für Punktfokussierende Systeme

Abschlussart

Bachelorarbeit

Branche

Maschinenbau und Betriebstechnik

Schlagwörter

HPC Solartechnik Turbulenzmodellierung thermischer Strahlungsaustausch Strömungsmechanik numerischen Netze OpenFOAM Receiver volumetrischer CFD-Simulation Solarturm-Kraftwerke Energiegewinnung Solarthermik solarthermische wirtschaftliche Optimierung technische Optimierung

Anforderungen

- Studium: Maschinenbau, Physik, Computational Engineering Science oder verwandte Studiengänge
- Erfahrung mit numerischer Strömungsmechanik
- Simulationserfahrung mit CFD-Tools, idealerweise OpenFOAM
- Kenntnisse auf dem Gebiet der Modellierung des thermischen Strahlungsaustauschs und Turbulenzmodellierung
- Vorkenntnisse in Solartechnik und HPC wünschenswert
- Eigeninitiative und Freude am selbstständigen Arbeiten

Zusatzinformationen

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