Effiziente numerische Simulation des Deflagrations-Detonations-Übergangs

Um Sicherheitsanalysen für Kernkraftwerke zu verbessern, muss untersucht werden, ob bei schweren Unfällen entstehende Wasserstoff-Luft-Gemische deflagrativ abbrennen oder ob eine Deflagrations-Detonations-Transition (DDT) auftritt. In dieser Arbeit wurde ein CFD--Solver entwickelt, um den gesamten Verbrennungsablauf inklusive DDT zu simulieren. Der dichtebasierte Solver beinhaltet sowohl ein deflagratives Verbrennungsmodell als auch ein Selbstzündmodell. Beide Modelle sind über eine Fortschrittsvariable gekoppelt. Bei der Anwendung auf homogene und inhomogene Gemische zeigt sich eine sehr gute Übereinstimmung mit Experimenten. Je nach vorliegenden Randbedingungen können Wasserstoffkonzentrationsgradienten die DDT-Neigung gegenüber homogenen Gemischen entweder verringern oder erhöhen. Unter Umständen können gerade in mageren Gebieten extrem hohe Drucklasten auftreten. Dies gilt es bei zukünftigen Sicherheitsanalysen zu berücksichtigen.