WP6 – 1MO

1.1.2018 – 31.5.2018

WP6 – Matematické modelování a numerická simulace procesů oxy-fuel spalování biomasy ve fluidní vrstvě

Cílem části výzkumu, kterou koordinuje ČVUT FJFI,  je vyvinout simulační software, jenž oproti experimentu umožní rychleji a snadněji získat informace o chování zkoumaných procesů při spalování (a případně i zplyňování) ve fluidní vrstvě a efektivněji tak využít prostředky určené na experimentální výzkum.

Matematické modelování

Návrh 3D modelu fluidizace (bez spalování a přestupu tepla) typu Euler-Lagrange. Probíhalo intenzivní studium odborné literatury. Bala analyzována vhodnost použití různých přístupů a sub-modelů pro různé situace (bublající vs. cirkulující lože, různé popisy mechanické interakce pevných částic a plynu). Ve spolupráci s řešitelským týmem WP1 došlo k upřesnění specifikace modelu tak, aby bylo možné využít potenciál společného projektu (synergii počítačových simulací a experimentů). Probíhala analýza schopností a testování softwaru OpenFOAM, který představuje slibný základ pro implementaci modelu metodou Multiphase Particle in Cell (MP-PIC)
Výzkum modelu devolatilizace, difuzního hoření a přestupu tepla. Proběhlo předběžné studium literatury a shrnutí dosavadních znalostí.

Numerická simulace

Na základě našich předchozích výsledků v této oblasti je k dispozici několik variant kódu pro simulaci fluidizace (založených na přístupu Euler-Euler) v 1D, 2D, 3D, které dále vylepšujeme (modifikovali jsme numerické schéma apod.). Byly vyvinuty nástroje pro jednotnou vizualizaci výsledků a jejich snadné srovnání. Implementované algoritmy slouží také pro ověření vlastností různých variant sub-modelů (v této fázi jde zejména o různé popisy interakce plynu a pevných částic). Ověřujeme vlastnosti softwaru OpenFOAM.
Ladění a provoz paralelního simulačního algoritmu na systémech vysoce výkonného počítání. Výše zmíněné algoritmy jsou implementovány s pomocí technologií MPI a CUDA a jsou určené pro provoz na systémech pro vysoce výkonné počítání. Byly prováděny simulace a parametrické studie za účelem vzájemné validace algoritmů. Budoucí algoritmy založené na OpenFOAM budou rovněž připraveny pro paralelní provoz.