Effiziente numerische Simulation zyklisch betriebener instationärer Festbettprozesse unter besonderer Berücksichtigung steiler und schockartiger Fronten sowie direkte Berechnung zyklisch stationärer Zustände

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Ziel des Projektes ist die Modellierung, Simulation und Analyse eines Strömungsumkehrreaktors (SUR) als Repräsentant eines effizienten instationären Festbettprozesses. Bei Hochtemperaturkatalysen ( 700°) kann es zusätzlich zu einem homogenen-thermischen Reaktionsanteil kommen, der in der Regel heftiger abläuft und zu anderen Reaktionpfaden führen kann. Beispielhaft für eine Hochtemperaturkatalyse wird die Zersetzung von Lachgas in einem SUR untersucht. Neben einem besseren mikroskopischen Verständnis der gekoppelten Reaktionsanteile aus kinetischer Sicht ist aber auch der Einfluß auf die Ausbildung makroskopischer Profile sicherheits- und verfahrenstechnisch interessant. Die Simulation des Einschwingverhaltens instationärer Prozesse in den quasistationären Zustand wird in der Regel mittels aufwendiger dynamischer Simulation durchgeführt; für die rigorose Prozeßanalyse- und auslegung genügt die Kenntnis der quasistationären Zustände, die wesentlich effizienter mit Hilfe der direkten Berechnung erfasst werden. Ziel ist daher die Erarbeitung einer flexiblen und effizienten direkten Berechnungsmethode - insbesondere im Hinblick auf spätere 2D/3D-Anwendungen - unter Verwendung moderner mathematischen Techniken wie Adaptivität in Ort und Zeit, schnelle Löser vom Typ Mehrgitterverfahren und hardware-orientierte Implementierungstechniken.