ModIceCrys – CFD Numerische Modellierung und experimentelle Analyse von Eiskristallisatoren für die unterkühlte Fluidströmung

Um die Entwicklung der Eisschlamm-Technologie unter Verwendung von unterkühltem Wasser weiter zu verbessern, werden Modellierungs- und Designwerkzeuge für die Skalierbarkeit von Kristallisationseinheiten benötigt. Mit Hilfe dieser Werkzeuge wird es möglich sein, einen kontrollierten und zuverlässigen Betrieb von Kristallisatoren zu gewährleisten. Dies bedeutet, dass die stromaufwärts gerichtete Eisausbreitung und exergetische Verluste vermieden werden und eine hoch-effiziente Freigabe der Unterkühlung ermöglicht wird. ModIceCrys hat zum Ziel ein CFD basiertes Werkzeug zur Modellierung des Eiskristallisationsprozesses, im Zusammenspiel mit der Fluidströmung, zu entwickeln. Zu diesem Zweck werden zunächst die Eiskristallisationsprozesse in unterkühltem, stehendem Wasser mit Hilfe von populationsbasierten Modellen numerisch untersucht, um ein unabhängiges Kristallwachstumsmodell unter Ruhebedingungen zu erhalten. Danach wird ein gekoppeltes Strömungs- und Kristallwachstumsmodell mit Hilfe von CFD entwickelt, um die Grundlagen des Eiswachstums und seine Wechselwirkung in Fluidströmungen zu verstehen. Abschließend ist die Validierung des entwickelten CFD-Kristallisationsmodells durch verschiedene nicht-intrusive quantitative Visualisierungstechniken der Strömung, z.B. mit Particle Image Velocimetry (PIV) Messungen oder Schattenverfahren, vorgesehen.