Numerische Modellierung der Strömung in einem Aufwindkraftwerk

Das Aufwindkraftwerk ist eine thermofluiddynamische Maschine zur Erzeugung von Elektroenergie aus Sonnenenergie. Das Aufwindkraftwerk nutzt das Treibhausprinzip und den Kaminsog aus, um mit solar erhitzter Luft eine oder mehrere Turbinen zu betreiben. Es werden Ergebnisse vorgestellt, um die Wirkungsweise dieser Stromungsmaschine besser beschreiben zu konnen. Die Druckentnahme an der Turbine und der Massenstrom haben einen entscheidenden Einflus auf den Wirkungsgrad dieser Maschine. Nur durch Kopplung aller Teilgebiete eines Aufwindkraftwerkes kann der Wirkungsgrad beschrieben werden. Hierzu zahlen unter anderen der Kollektor, der Erdboden, die Turbine und der Kamin. Die Grundlage fur die Losung der Differentialgleichungen der Thermofluiddynamik stellt das numerische Simulationsprogramm FLUENT dar. Die Stromung wurde berechnet unter der Annahme einer kompressiblen, reibungsbehafteten (Standard k-epsilon Turbulenzmodell), stationaren und rotationssymmetrischen Basisstromung. Modellentwicklungen und Parameterstudien entstanden mit diesem Programm. Die Verteilungen von Druck, Temperatur, Geschwindigkeit und Dichte fur den stationaren Zustand liefern ein besseres Verstandnis fur die komplexen physikalischen Vorgange im Aufwindkraftwerk. Aufbauend auf diesen konnen nun zeitabhangige Simulationen an Klein- und Groskraftwerken durchgefuhrt werden.