Numerische Strömungssimulation zur Untersuchung von Fragestellungen aus der Gasanwendungstechnik

Kaum eine Technologie hat sich in den letzten Jahren dermaßen dramatisch entwickelt wie die Computertechnik, mit Auswirkungen nicht nur in privaten Bereichen, sondern vor allem auch in Industrie, Wirtschaft und Forschung. Aktuelle Themen wie Industrie 4.0, „big data“ und künstliche Intelligenz wären ohne leistungsfähige Rechner nicht vorstellbar. Gleichzeitig werden Rechnerkapazitäten immer günstiger: moderne Workstations erreichen heutzutage CPU-Geschwindigkeiten und Speicherkapazitäten, die vor ein paar Jahren noch den großen Rechenzentren vorbehalten waren. Diese Fortschritte in der Rechnertechnik eröffnen auch neue Wege, wenn es um die Untersuchung von gastechnischen Fragestellungen im Bereich der Anwendungstechnik geht: Computersimulationen von Verbrennungsprozessen erlauben detaillierte Einblicke, die sich mithilfe von Messungen kaum oder nur mit erheblichem Aufwand realisieren lassen. Eine Schlüsseltechnologie in diesem Bereich ist die so genannte CFD-Simulation, mit der sich die komplexen Wechselwirkungen zwischen Verbrennung, Strömung, Mischung und Wärmeübertragung in einem technischen Verbrennungsprozess anwendungsnah untersuchen lässt. Der Einsatz von solchen CFD-Verfahren ist in vielen Industrien mittlerweile Stand der Technik und auch für die Gaswirtschaft können solche Simulationen ein wertvolles Werkzeug sein. Dies soll anhand einiger Beispiele aus den Tätigkeiten des Gas- und Wärme-Instituts Essen e.V. in diesem Artikel erläutert werden.