Die Aufgabenstellung und die Einzelziele des Verbundes sind
- Genauere Berechnung von Zweiphasenströmungen durch Validierung existierender Zweiphasenmodelle und durch die Entwicklung neuer Zweiphasenmodelle
- Definition und Koordination von Experimenten, die zur Modellentwicklung benötigt werden
- Einbau und die Bereitstellung der neu entwickelten Modelle sowie entsprechender numerischer Verfahren in ein Modul des Rechenverfahrens ANSYS CFD
- Reduzierung des Anwendereinflusses bei CFD-Simulationen durch Erstellung und Anwendung von Best Practice Guidelines und Checklisten
- Einbinden des CFD-Moduls in den Systemcode ATHLET
Da die Strömungen in Kernreaktoren physikalisch und geometrisch sehr komplex sind, muss stufenweise vorgegangen werden. Das heißt, es werden zuerst physikalische Modelle für einzelne Teilphänomene entwickelt und validiert. Dann werden Kombinationen der Teilphänomene und reale kerntechnische Anwendungen betrachtet.
Im Konzeptpapier ist eine Abstufung der Testfälle mit ansteigender physikalischer Komplexität wie folgt definiert:
- Zweiphasenströmungen mit niedrigem Volumenanteil der zweiten Phase
- Zweiphasenströmungen mit freien Oberflächen bzw. geschichtete Zweiphasenströmungen
- Zweiphasenströmungen mit hohem Volumenanteil der zweiten Phase
- Zweiphasenströmungen mit Phasenübergang, d.h. mit Kondensation bzw. Verdampfung
Für jedes dieser Arbeitspakete wird unter Beteiligung aller Partner ein Pflichtenheft erstellt, in dem alle wichtigen Phänomene beschrieben werden und durch das sichergestellt wird, dass alle wichtigen physikalischen Effekte im Experiment und in der numerischen Simulation erfasst werden. Auf Grund des Pflichtenheftes wird eine Versuchsmatrix erstellt, die in aufsteigender Komplexität Basis-, Validierungs- und Industrietestfälle enthält.
Die Basisimplementierung der entsprechenden Zweiphasenmodelle in ANSYS CFD (oder anderen Codes) wird getestet, indem Rechnungen mit der existierenden Software ausgeführt werden. Diese Ergebnisse legen den Status Quo fest und geben einen ersten Einblick, welche Modellentwicklungen und Experimente notwendig sind. Zusätzlich wird ein Konzept zur Qualitätssicherung erarbeitet, das eine wissenschaftliche Validierung der Software sicherstellt.
Zu dieser gehören Fehler- und Sensitivitätsanalysen der experimentellen Daten und der numerischen Ergebnisse.