Anwendungsbeispiel Modellentwicklung – Ozonanlage
Es gibt Anwendungsfälle bei denen die vorhanden Modelle der kommerziellen CFD-Programme die auftretenden Prozesse nicht richtig oder nicht vollständig beschreiben können, möglicherweise liegen die für die vorhandenen Modelle notwendigen Parameter auch nicht vor. In solchen Fällen bietet es sich an, eigene Modelle mit bekannten Parametern zu verwenden. Viele kommerzielle Programme bieten hierfür Programmierschnittstellen an, die es ermöglichen eigene Modelle in die bestehende Nutzerumgebung zu implementieren. Nachfolgend ist ein solches Modell beschrieben.
Zur Abtötung von Mikroorganismen mit Hilfe von im Wasser gelöstem Ozon ist eine Mindestozon-konzentration über eine bestimmte Kontaktzeit erforderlich.
Das Partikelmodell wird in ein Discrete-Phase-Model eines kommerziellen Codes implementiert. Die Simulation der Wasserströmung und des Stofftransports des gelösten Ozons erfolgt mit dem vorhanden kommerziellen Programm.
Mit Hilfe des selbst entwickelnden CFD-Ozon-Partikelmodells wird die in der Kontaktzeit pro Rechenzelle örtlich wirkende Ozonkonzentration für jedes Partikel (Mikroorganismus) einzelnen aufsummiert. Somit stehen über den gesamten Untersuchungsraum zu jedem Zeitpunkt Informationen über die Ozoneinwirkzeit zur Verfügung (Einheit: mg/l-1min). In Abbildung 1 sind sind die Ozoneinwirkzeiten pro Partikel farbig hinterlegt. In dem Beispiel wird die Partikelzugabe links unten im Bild (rote Partikel) gestartet. Das Prozesswasser durchläuft zwei Mischbecken von links unten nach rechts oben. Die Beckenwände sind grau dargestellt, die vorderen und hinteren Beckenwände sind jeweils in der Darstellung deaktiviert. Es ist eine örtliche Partikelverteilung zu einem bestimmten Zeitpunkt in den Mischbecken zu erkennen.
