Home | english  | Impressum | Sitemap | KIT

Koordination
Prof. Dr. Olaf Deutschmann
Tel.: +49 721 608-43065
olaf deutschmannWrz1∂kit edu

Bereich Modellierung und Simulation

Multiskalenansatz zur numerischen Simulation technischer Prozesse mittels des Verständnisses der auf molekularer Ebene ablaufenden Vorgänge
Multiskalenansatz zur numerischen Simulation technischer Prozesse mittels des Verständnisses der auf molekularer Ebene ablaufenden Vorgänge

Im Bereich „Modellierung und Simulation“ liegt der Fokus Forschungsaktivitäten auf der Entwicklung und Anwendung von mathematischen Modellen und Computerprogrammen zum Verständnis von chemischen Reaktoren und dessen Nutzung zur Optimierung von Design und Betriebsbedingungen. Hierzu wird ein Multiskalenansatz (Abb.) verfolgt, der von der Beschreibung molekularer Vorgänge bis hin zur numerischen Simulation technischer Anlagen reicht. Die Modellentwicklung als auch die die wissens-basierte Auslegung technischer Verfahren erfolgt in enger Abstimmung mit den experimentell tätigen Bereichen des Institutes.

Wir beschäftigen uns sowohl mit gasförmigen Strömungen als auch Gas-Flüssig-Strömungen als auch mit Makrokinetik und Stoffdaten, in denen insbesondere heterogen-katalysierte Reaktionen den chemischen Umsatz bewirken. Methodisch verwenden wir eine Vielzahl von Werkzeugen, die von der molekularen Skala bis zum technischen Maßstab reichen:

  • Quantenmechanische Berechnungen mittels Dichtefunktionaltheorie zur Aufklärung von Elementarprozessen und Berechnung von Aktivierungsenergien auf Katalysatoren
  • Entwicklung von detaillierten Reaktionsmechanismen für heterogen-katalysierte und homogene Gasphasenreaktionen
  • Kinetische Monte-Carlo-Simulationen zum Verständnis der Wechselwirkung von Diffusion und Reaktion auf Katalysatoren
  • Simulation von Stoff- und Wärmetransport und Reaktionskinetik in fluiden und porösen Strukturen
  • Numerische Strömungssimulationen (Computational Fluid Dynamics)
  • Prozess-Simulation und thermodynamische Berechnungen

 

Die Themen der zu bearbeitenden Projekte an der Schnittstelle Chemie/Energie/Umwelt binden sich in die Forschungsaktivitäten des Institutes ein. Gegenwärtig konzentrieren wir uns unter anderem auf die katalytische Konversion von Erdgas und flüssigen Kraftstoffen sowie Biomasse zu Wasserstoff, Synthesegas und Olefinen für chemische und energetische Anwendungen. Ein Schwerpunkt der Forschung stellt hierbei die Verwendung auf dem molekularen Geschehen basierender Reaktionsmechanismen in numerischen Strömungssimulationen dar. Darüber hinaus beschäftigen wir uns mit diversen Schritten des bioliq-Prozesses, überkritischen Systemen, Taylorströmungen in Mikrostrukturen, Blasensäulen, Pyrolysen, katalytischer Verbrennung, Partialoxidation und Reformierung.

Die Arbeiten werden in enger Zusammenarbeit mit dem Institut für Technische Chemie und Polymerchemie (AK Deutschmann) durchgeführt.

Zusätzliche Informationen zu Forschungsprojekten finden Sie auf den Gruppenseiten und unter www.itcp.kit.edu.