Reaktive Strömungen und Verbrennung

Ein genaues Verständnis reaktiver Strömungen ist wichtig, um Umwandlungsprozesse von Energieträgern und Rohstoffen kontrollieren, vorausberechnen und optimieren zu können.

Sichere Energie- und Rohstoffversorgung bilden die Grundpfeiler der industrialisierten Gesellschaften. In einer Reihe von physikalisch-chemischen Umwandlungsprozessen werden Rohstoffe (fossile oder erneuerbare Energieträger wie Wasserstoff oder Biomasse) in Sekundärenergie (mechanische Energie oder Elektrizität), in Biokraftstoffe oder für die weitere Verarbeitung in der Chemieindustrie umgewandelt.

Diese Umwandlungsprozesse beinhalten Strömungen von Fluiden und chemische Reaktionen – besser bekannt unter dem Begriff „reaktive Strömungen“. Ein genaues Verständnis reaktiver Strömungen ist wichtig, um diese Prozesse kontrollieren, vorausberechnen und optimieren zu können. Ein bekanntes Beispiel für die Optimierung ist die Verminderung klimaschädlicher Emissionen während der Verbrennung, mit der immer noch mehr als 80 % des weltweiten Energiebedarfs gedeckt wird. Wirtschaftliche Vorteile und ökologische Herausforderungen sind die Triebkräfte der intensiven Erforschung reaktiver Strömungen.

Beispiele:

  • Die Forscherinnen und Forscher des SFB/TRR 150 untersuchen die Vorgänge von turbulenten, chemisch reagierenden Mehrphasenströmungen in Wandnähe. Das ist relevant etwa für die Schadstoffbildung in Verbrennungssystemen oder bei katalytischen Effekten.
  • Zentrale Zielsetzung des Fachgebiets Simulation reaktiver Thermo-Fluid Systemeist die Modellierung und Simulation von Strömungen und thermofluiddynamischen Prozessen, etwa in Verbrennungsmotoren, verfahrenstechnischen Reaktoren, Gasturbinen oder Katalysatoren.