Strömungsmodellierung mit CFD

Steigende Anforderungen in der Siedlungswasserwirtschaft stellen Planer und Betreiber von wasserwirtschaftlichen Anlagen zukünftig vor immer komplexere Aufgaben. Viele Maßnahmen lassen sich mit einfachen analytischen Methoden nicht mehr berechnen. Mit der Weiterentwicklung der Computertechnologie hat sich seit einigen Jahren eine Modellierungstechnik durchgesetzt, die in der Fachwelt unter dem Namen Computational Fluid Dynamics (kurz: CFD) bekannt ist. In CFD werden hydrodynamische Vorgänge räumlich hochauflösend simuliert. Neben der reinen Fluidströmung können chemische Reaktionen und physikalische Vorgänge (z.B. Partikel- und Stofftransport, Energietransport) zusätzlich berechnet werden.
Die Anwendung von CFD führt in vielen Fällen bei der Planung und Optimierung von wasserwirtschaftlichen Anlagen zu erheblichen Zeit- und Kostenvorteilen, da auf aufwendige Vorversuche in labor- oder halbtechnischen Versuchsanlagen komplett verzichtet werden kann oder diese erheblich reduziert werden können. Zudem erhöhen die CFD-Simulationen die Planungssicherheit ganz erheblich, da der zukünftige praktische Betrieb in der Simulation zuvor „durchgespielt“ wird und somit mögliche Fehlplanungen vermieden werden können.
Die Anwendungsbereiche sind vielfältig und die nachfolgende Aufzählung zeigt nur einen Teilbereich möglicher Anwendungen auf:

In der Wasserversorgung

• Wassergewinnung: Trinkwasserquellfassungsbauwerke, Brunnennahbereiche, Pumpverteilerstationen, Trinkwassertalsperren
• Wasseraufbereitung: Flockung und Fällung, mechanische Absetzverfahren, Schrägklärer, Mischbecken mit Rührwerken, Ozonung, Festbett- und Schwebebettverfahren, UV-Desinfektion
• Wasserverteilung: Trinkwasserspeicher, Hydranten, Armaturen, Rohrdetails (Spülprogramme, Belagsbildung)
• Wasserverwendung: Schwachstellenanalyse durch Strömungssimulation von Bauteilen und Abschnitten der Trinkwasser-Installation (Stagnation, unvollständige Durchströmung), Optimierung von Spülverfahren bei Kontamination

In der Abwassertechnik

• Abwasserableitung: Regenbecken, Regenüberläufe, Geschiebeschächte, Stauräume
• Abwasserreinigung: Sandfang (belüftet und unbelüftet), Vorklärung, Belebungsbecken (Nitrifikations- und Denitrifikationsbecken), Nachklärung

Das IWW unterstützt Sie mit den modernsten CFD-Methoden bei Ihren verfahrenstechnischen Fragestellungen in der gesamten Siedlungswasserwirtschaft.