Institut für Energieverfahrenstechnik und Chemieingenieurwesen
LOGO-NTFD Willkommen am Lehrstuhl NTFD


Die Professur Numerische Thermofluiddynamik wurde im Jahr 2010 mit der Berufung von Christian Hasse an die TU Freiberg erstmalig eingerichtet. Neben dem Lehrstuhl wurde als integraler Bestandteil der Forschungsaktivitäten mit dem Aufbau der Gruppe Reaktionsströmungssyteme (RSS) eine führende Rolle in dem öffentlich-geförderten Großforschungsprojekt Virtuhcon (Virtuelle Hochtemperaturkonversionsprozesse) übernommen. Virtuhcon beschäftigt sich mit der Simulation verfahrenstechnischer Prozesse unter Partialoxidationsbedingungen mittlerweile in der zweiten Phase und schlägt die Brücke zwischen der Forschung im Maschinenbau/Energietechnik und der Verfahrenstechnik. Die Gruppe RSS war neben der eigenen Teilmodellentwicklung für reaktive Strömungen insbesondere verantwortlich für die Zusammenführung aller Teilmodelle in ein zentrales Gesamtsimulationsmodell.

Der Lehrstuhl für Numerische Thermofluiddynamik steht für eine enge Verknüpfung von grundlagenorientierter und anwendungsnaher Forschung bei der Simulation thermofluiddynamischer Prozesse und Systeme. Neben der erkenntnisorientierten Forschung ergibt sich oftmals aus der technischen Anwendung heraus grundlegender Forschungsbedarf für relevante Teilprozesse wie z.B. die Turbulenz-Chemie Interaktion. Die hierfür entwickelten Modelle werden für die Simulation von verfahrenstechnischen Prozessen und der Verbrennung von festen, flüssigen und gasförmigen Brennstoffen eingesetzt. Hierdurch erreichen wir einen direkten Transfer von Methoden und Ergebnissen aus der Forschung in die Anwendung. Am Lehrstuhl wird sowohl eigene Software entwickelt als auch bestehende Pakete wie OpenFOAM, CFX und Fluent eingesetzt und erweitert. Dies geschieht in einer Reihe von nationalen und internationalen Kooperationsprojekten, unterstützt werden diese von einer Vielzahl an Fördermittelgebern, u.a. DFG, BMBF, BMEL, BMWi und FVV.

In der studentischen Ausbildung bietet der der Lehrstuhl eine Reihe von Lehrveranstaltungen an. Wichtig neben der engen Verknüpfung von Forschung und Lehre ist uns eine sehr gute Betreuung sowohl in den Lehrveranstaltungen als auch bei den Abschlussarbeiten. Wissenschaftlich interessierten Studenten bieten wir die Möglichkeit, entweder im Rahmen einer Abschlussarbeit oder auch als Hilfskraft, in unseren aktuellen Forschungsprojekten mitzuarbeiten. Studenten, die Interesse an einem Auslandsaufenthalt haben, vermitteln wir gerne den Kontakt zu unseren internationalen Forschungspartnern. Sprechen Sie uns diesbezüglich an.

Seit 2014 gibt es in Zusammenarbeit mit der TU Dresden den gemeinsamen Masterstudiengang Computational Science and Engineering (CSE), der vom Lehrstuhl mitkonzipiert wurde und von uns aus Freiberg betreut wird.



Willkommen am Lehrstuhl NTFD

Die Schwerpunkte in der Forschung sind:

Für die Modellierung und Simulation steht ein umfangreiches Softwareframework zur Verfügung.

Weiterführende Informationen zu den Forschungsthemen, den Mitarbeitern, den Angeboten für Diplom-, Projekt- und Studienarbeiten und unserer Ausstattung finden Sie auf den folgenden Seiten. Auf der linken Seite finden Sie die entsprechenden Links. Die aktuellsten Meldungen finden Sie unten auf dieser Seite, eine Liste aller Meldungen können über den Link unten auf der Seite angezeigt werden.

 

  Aktuelle Meldungen

21.06.2017
Frau Dr.-Ing. Franziska Hunger erhält renommierten Forschungspreis
Die Deutsche Sektion des Combustion Institute (Pittsburgh) e.V. würdigt die wissenschaftliche Leistung von Frau Dr.-Ing. Franziska Hunger von der Professur für Numerische Thermofluiddynamik (Prof. Hasse) mit dem Jürgen-Warnatz-Preis. Ausgezeichnet wird Frau Dr. Hunger für Ihre Arbeiten zur numerischen Simulation von laminaren und turbulenten Oxy-Fuel- und Partialoxidationsflammen, die im BMBF geförderten Großforschungsprojekt Virtuhcon durchgeführt wurden. Die offizielle Preisverleihung wird während des Deutschen Flammentags im September 2017 in Darmstadt stattfinden, hier wird Frau Dr. Hunger einen Vortrag im Rahmen des Kolloquiums zur Zukunft der Verbrennungsforschung halten.

Prof. Hasse: Ich bin sehr stolz, dass die wissenschaftliche Arbeit von Frau Dr. Hunger mit diesem renommierten Preis gewürdigt wird. Ihre Arbeit unterstreicht das große Potential der konsequenten Verknüpfung von grundlagenorientierter und angewandter Forschung, ein charakteristisches Merkmal der TU Freiberg und von Virtuhcon. Zum anderen zeigt es, dass Familie und exzellente Forschung miteinander vereinbar sind, wenn die Rahmenbedingungen gegeben und alle Beteiligten flexibel sind.

Zur Person von Frau Dr. Hunger: Frau Dr. Hunger hat Verfahrenstechnik an der Technischen Universität Bergakademie Freiberg studiert und war von 2011-2016 wissenschaftliche Mitarbeiter an der Professur NTFD, darin eingeschlossen ist eine einjährige Elternzeit nach der Geburt ihres ersten Kindes. Im Dezember 2016 promovierte Frau Hunger mit Auszeichnung summa cum laude (Zweitgutachter Prof. M. Ihme, Stanford University). Von 2012-2016 wurde sie für eine Förderung im GraFa-Programm Junge Frauen an die Spitze an der TU Freiberg ausgewählt. Aktuell arbeitet Frau Dr. Hunger noch an der Professur NTFD, im Sommer 2017 wird ihr zweites Kind zur Welt kommen.

Informationen zum Jürgen-Warnatz-Preis: Dieser Preis wird alle 2 Jahre an eine(n) herausragende(n) Wissenschaftler(in) auf dem Gebiet der Verbrennung vergeben. Der/die Wissenschaftler(in) muss einen herausragenden und eigenständigen Beitrag zur numerischen Simulation von Verbrennungsvorgängen, die einen Technologietransfer erwarten lassen, geleistet haben.
19.06.2017
Publikation in Physics of Fluids akzeptiert
Das Manuskript Dissipation Element Analysis of a Turbulent Non-Premixed Jet Flame von M. Gauding, F. Dietzsch, Jens Henrik Goebbert, Dominique Thévenin, Abouelmagd Abdelsamie und Christian Hasse wurde zur Veröffentlichung in Physics of Fluids akzeptiert.
Im Rahmen eines von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) geförderten Vorhabens sollen Modellierungsansätze für krümmungsinduzierten Transport innerhalb des Flameletmodells entwickelt werden. Hierbei stellt die Analyse von Dissipationselementen einen ersten Schritt dar. Mit Hilfe von Dissipationselementen werden die strömungsmechanischen Felder einer geometrischen Zerlegung zugeführt, wobei wichtige Charakteristiken der turbulenten Mischung statistisch abgebildet werden können. Erstmals wurde diese Analysetechnik auf eine direkte numerische Simulation (DNS) einer reaktiven, turbulenten Jetströmung angewendet und eine zonale Zerlegung vorgestellt, mit deren Hilfe die Mischungscharakteristiken in einzelnen Regionen des Jets untersucht werden können. Der Erfolg dieser Arbeit beruht zu großen Teilen auf einer langjährigen Kooperation der Professur NTFD mit dem Jülich Supercomputing Center (JSC) und dem Lehrstuhl für Strömungsmechanik und Strömungstechnik (LSS) der Universität Magdeburg. Der verwendete DNS-Code DINOwurde gemeinsam mit dem LSS entwickelt.
15.06.2017
Publikation in Flow Turbulence and Combustion akzeptiert
Das Manuskript A computationally efficient implementation of tabulated combustion chemistry based on polynomials and automatic source code generation" von S. Weise, S. Popp, D. Messig und C. Hasse wurde zur Veröffentlichung in Flow Turbulence and Combustion akzeptiert.
Aufbauend auf den Ansätzen zur Verbrennungsmodellierung mit tabellierter Chemie, wurde eine neue Methode zur speichereffizienten Tabellierungs- und Zugriffsmethode bei gleichzeitiger Verringerung der Rechenzeit entwickelt. Diese Arbeit stellt ein Paradebeispiel für die Verknüpfung der Fachgebiete Informatik und angewandter CFD dar. Die Anwendung von tabellierter Chemie, speziell für hoch-dimensionale Tabellen, ist im wesentlichen durch den verfügbaren Arbeitsspeicher limitiert. Diese Problematik ist für hoch-parallelisierte Simulationen (HPC Anwendungen) besonders relevant. Durch die vorgestellte Methode zur effektiven Speicherausnutzung werden diese Limitierungen umgangen, wodurch die Methode besonders für HPC Anwendungen relevant ist. Trotz der ursprünglichen Entwicklung für die Verbrennungsmodellierung, kann die Methode im Allgemeinen für jegliche Arten von mehrdimensionalen Tabellen verwendet werden, unabhängig von der konkreten Anwendung.
14.02.2017
Prof. Hasse hält eingeladenen Vortrag auf dem 10th US National Combustion Meeting an der University of Maryland (23.-26. April, 2017)
In dem Vortrag The impact of thermal diffusion on the structure of non-premixed laminar flames (Mitautoren A. Scholtissek, F. Hunger, F. Dietzsch) wird ein neuartiges Verfahren vorgestellt, um den Effekt der Thermo-Diffusion oder auch Soret-Effekt auf die Flammenstruktur von nicht-vorgemischten Flammen zu analysieren und auch zu quantifizieren. Während der Einfluss in den meisten Kohlenwasserstoffflammen gering ist, so stimmt dies nicht mehr für höhere Wasserstoffzumischungen bzw. reine Wasserstoffflammen. Hier zeigen sich teilweise signifikante Veränderungen in der grundlegenden Reaktionszonenstruktur. Die hier präsentierten Ergebnisse haben sowohl Relevanz in der Grundlagenforschung als auch direkten Bezug zur technischen Anwendung, da im Rahmen der Energiewende der Anteil an Wasserstoff (grünes H2) in den Verbrennungsgasen weiter ansteigen wird.
Der Vortrag ist Teil eines Ehrenkolloquiums für Prof. Norbert Peters, dem Doktorvater von Prof. Hasse.
14.02.2017
Prof. Hasse hält eingeladenen Plenarvortrag auf dem Tenth Mediterranean Combustion Symposium, MCS-10" in Neapel (17-21 September, 2017)
Prof. Hasse wird in dem Vortrag Novel approaches for comparing experimental and numerical data to understand the structure of turbulent flames über aktuelle Forschungsarbeiten zum verbesserten Vergleich von experimentellen und numerischen Untersuchungen in turbulenten Flammen berichten. Dabei geht es einerseits um neue Methoden, die experimentellen Daten unter Verwendung von Zusatzinformationen aus Simulationen zu analysieren. Andererseits werden Methoden vorgestellt, die einen direkten Vergleich von Experiment und Simulation erlauben, in dem das experimentelle Signal direkt mitberechnet wird und keine weitere Nachauswertung der Messdaten erforderlich ist. Insgesamt werden mit einem solchen Vorgehen Unsicherheiten reduziert.
Die Ergebnisse stammen aus Vorhaben, in denen der Lehrstuhl NTFD mit dem Imperial College London, der Universität Magdeburg, der Hochschule Darmstadt und der TU Darmstadt zusammengearbeitet hat
16.01.2017
Dr. Dongyue Li ist neuer Mitarbeiter an der NTFD
Im Rahmen der Kooperation mit dem Institut für Fluiddynamik des Helmholtz Zentrums Dresden Rossendorf HZDR und der Universität von Turin begann Dr. Dongyue Li seine Arbeit am Lehrstuhl NTFD, wo er in diesem Jahr Blasenströmungen modellieren und simulieren wird. Diese Arbeit wird den Sektionalen Ansatz MUSIG (MUlti Bubble SIze Group, am HZDR entwickelt) in einen Quadrature Based Moment Methods (Quadrature Method of Moments - QMOM) Rahmen überführen.
02.12.2016
Erfolgreiche Promotionsverteidigung von Franziska Hunger
Franziska Hunger verteidigte ihre Dissertation "Numerical Simulation of Laminar and Turbulent Partial Oxidation Flames" mit Auszeichnung.
Die wissenschaftlichen Arbeiten von Frau Hunger sind ein wesentlicher Beitrag in dem Großforschungsprojekt Virtuhcon, in dem fortschrittliche Modellierungs- und Simulationstechniken zur Beschreibung von Partialoxidationsprozessen zur Synthesegasherstellung entwickelt werden. Ziel dieser Arbeit waren Modelle zur Beschreibung der Turbulenz-Chemie Interaktion, die eine Brücke zwischen der Verfahrenstechnik und der Verbrennungsforschung bilden. Die Ergebnisse von Frau Hunger sind einer Reihe an Artikeln in Fachzeitschriften veröffentlicht worden und sind die Ausgangsbasis für aktuell weiterführende Forschungsarbeiten.
Auf dem Bild sind neben Frau Hunger (Mitte) der Betreuer Prof. Hasse (links) als Erstgutachter und der Zweitgutachter Prof. Ihme (Stanford University, rechts) zu sehen. Weitere Mitglieder der Promotionskommission waren Prof. Groß, Prof. Schwarze und Prof. Fieback als Vorsitzender.
20.10.2016
Prof. Hasse hält eingeladenen Vortrag auf der 13th International Conference on Energy for a Clean Environment
Vom 2.-6. Juli 2017 wird in Ponta Delgado (Portugal) die 13th International Conference on Energy for a Clean Environment stattfinden. Auf Einladung wird Christian Hasse die Plenary lecture Multi-scale modeling of solid fuel combustion and gasification: From detailed particle kinetics to large-scale CFD simulations halten.
In diesem Vortrag werden die aktuellen Forschungsergebnisse zur energetischen und stofflichen Nutzung von festen Brennstoffen (Kohle, Biomasse) präsentiert. Die hierfür eingesetzten skalenübergreifenden Methoden wurden in der ersten Phase des Großforschungsprojekts Virtuhcon und in einem komplementären DFG Projekt erarbeitet.
Schwerpunkt ist die Kopplung der kinetischen Beschreibung für die thermische Umsetzung der Brennstoffpartikel (Pyrolyse, Koksabbrand) mit den turbulenten reaktiven Strömungen in der Gasphase. Die Modelle wurden zunächst systematisch an Laborflammen und Benchmarkfällen validiert, bevor sie für die Simulation von großtechnischen Reaktoren eingesetzt worden sind.
27.09.2016
Prof. Hasse wird Mitglied im Organizing Committe des TNF Workshop
Prof. Hasse ist in den Kreis des Organisationskomitees des Workshops on Measurement and Computation of Turbulent Flames (TNF) aufgenommen worden. Der TNF Workshop ist seit 1996 eine Plattform für den offenen Austausch von experimentell und numerisch arbeitenden Wissenschaftlern mit dem besonderen Ziel, das Verständnis der Interaktion von Turbulenz und chemischen Reaktionen in Flammen mit gut definierten Randbedingungen zu verbessern. Der TNF ist seit vielen Jahren ein fest etabliertes Meeting vor dem International Combustion Symposium, der 13. Workshop fand im Juli 2016 in Seoul (Südkorea) statt, der 14. Ausgabe wird 2018 in Dublin stattfinden.
27.09.2016
Gemeinsames DFG Projekt mit A. Dreizler, D. Geyer und L. Vervisch (Mercator Fellow) zur regimeübergreifenden Verbrennung genehmigt
Die DFG hat das Projekt Regimeübergreifende Verbrennung unter technisch-relevanten Bedingungen: Experimentelle und numerische Untersuchung von thermochemischen Zuständen und Flammenstrukturen genehmigt. Das Projekt wurde gemeinsam von Prof. Andreas Dreizler (TU Darmstadt), Prof. Dirk Geyer (Hochschule Darmstadt) und Prof. Christian Hasse (TU Freiberg) beantragt. Prof. Luc Vervisch (INSA de Rouen & CNRS - CORIA) ist als Mercator Fellow über die gesamte Laufzeit eng in das Projekt eingebunden und wird für mindestens 2 Monate in Deutschland im Rahmen von Forschungsaufenthalten mitarbeiten.

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