Thermohydraulische Simulationen und Optimierung (TSO)

Übersicht

Die Aktivitäten der Gruppe Thermohydraulische Simulationen und Optimierung (TSO) fokussieren sich hauptsächlich auf die numerische Analyse und Optimierung von thermohydraulischen Systemen und sind Bestandteil der beiden KIT-Programme NUSAFE und FUSION innerhalb des Forschungsbereichs Energie der HGF.

Die F&E-Arbeiten beziehen sich auf innovative Reaktorkonzepte, Fusionsreaktoren (EU DEMO) und weitere energietechnische Systeme. Forschungsschwerpunkte sind die Weiterentwicklung und Validierung von thermohydraulischen Modellen und Rechnenprogrammen, die für zuverlässige Simulation thermohydraulischer Prozesse, Sicherheitsuntersuchungen und Optimierung energietechnischer Anlagen angewandt werden.

Kompetenzfelder 

• Detaillierte numerische Analyse von Strömung und Wärmeübertragung in komplexen energietechnischen Komponenten mit CFD (Computational Fluid Dynamics) Programmen wie ANSYS-CFX, OpenFOAM;
• Sicherheitsanalyse energietechnischer Anlagen mit system-thermohydraulischen (STH) Rechenprogrammen wie RELAP5-3D, MELCOR, ATHLET;
• Analyse und Optimierung von Brennelementen und Kernreaktoren mit den Unterkanalanalyseprogramm MATRA;
• Entwicklung, Validierung und Qualifizierung von Modellen einzelner thermohydraulischen Prozesse sowie Rechenprogrammen;
• Ausbildung von Studenten und jungen Wissenschaftler durch F&E Arbeiten, Lehrangeboten und internationalen Zusammenarbeiten.

Aktuelle Forschungsaktivitäten

• Beiträge zum EUROfusion WPSAE Projekt für EU DEMO in der Pre-Konzept Phase mit den Arbeitsthemen:
  • Bewertung der Auswirkung von Design-Auswahl auf die Erfüllung von Sicherheitszielen und –kriterien;
  • Deterministische Analyse ausgewählter Unfallsequenzen und Bewertung der Folgen;
  • Validierung des RELAP5-3D und MELCOR Programms durch Testdaten aus dem First Wall Mock-Up (FWMU) unter LOFA Bedingungen;
  • Realisierung der Anwendung der Best-Estimate Plus Uncertainty (BEPU) Methodik auf Systemcode RELAP5-3D und MELCOR ;
  • Analyse der Umfallszenarien im HCPB-PHTS-IHTS Modell mit RELAP5-3D;
• Beiträge zum EUROfusion WPDIV Projekt: Analyse der Strahlströmung und des lokalen Wärmeübergangs im HEMJ Divertor und seine Optimierung;
• CFD Simulation eines Small Modular Reactors (SMR);
• Entwicklung von CFD Modellen zum  thermohydraulischen Verhalten von Flüssigmetall gekühlten  Brennelementen mit Drahtwendeln;
• CFD Untersuchung von Natriumsieden;
• CFD Analyse des Blasenverhaltens unter Pool-Scrubbing Bedingungen und dem Einfluss auf das Abwaschen von Aerosolpartikeln (Dekontaminationseffekt);
• Erweiterung des Unterkanalanalyseprogramms MATRA und Beteiligung am internationalen Benchmark-Programm CANDU-TH-1;
• Modellverbesserung zur Simulation kritischer Strömungen für das STH Programm ATHLET und zur Beteiligung am internationalen Benchmark-Programm PKL IBLOCA;
• Untersuchungen und Modellentwicklung des Post-Dryout-Wärmeübergangs und der Wiederbenetzung bei hohen Drücken.

Lehrveranstaltungen

• Vorlesungen und Seminare (siehe Vorlesungsverzeichnis oder Website www.iatf.kit.edu)
• Betreuung von studentischen Abschlussarbeiten

Kontakt

     Prof. Xu Cheng

    Telefon: (+49) 721 608 45356 oder -22561

    E-Mail: xu.cheng∂kit.edu