CFD-Simulation von Schwergasausbreitungen

Um die Ausbreitung von Schwergaswolken infolge störfallbedingter Freisetzungen in bebautem Gelände besser vorhersagen zu können, soll eine praxisorientierte Methode zur numerischen Simulation von Schwergasausbreitungen entwickelt werden. Dafür muss zunächst die atmosphärische Strömung möglichst realitätsnah abgebildet werden. Es wurde ein Strömungsmodell mit einer weiterentwickelten Turbulenzmodellierung, dazu konsistenten atmosphärischen Einlassrandbedingungen und Wandfunktionen entwickelt und in OpenFOAM programmiertechnisch implementiert. Durch Simulationen von atmosphärischen Strömungen über ebenes Gelände und Gebäudeumströmungen wurde gezeigt, dass der Ansatz, zusätzliche Quellterme in das bestehende Turbulenzmodell einzuführen, zu einer besseren Vorhersage des Windfelds führt. Der gewählte Ansatz, ein Potenzprofil als Geschwindigkeitsprofil vorzugeben, ermöglicht dabei eine hohe bodennahe Gitternetzauflösung, die bei dem üblicherweise verwendeten logarithmischen Geschwindigkeitsprofil nicht möglich ist. Diese hohe Auflösung ist eine Bedingung für die Simulation der bodennahen Ausbreitung von Schwergaswolken. Erste Simulationen von Schwergasausbreitungen zeigen, dass die Turbulenzmodellierung in der Schwergaswolke weiterzuentwickeln ist.Dies ist ein Beitrag für das 15. BAM-PTB-Kolloquium zur chemischen und physikalischen Sicherheitstechnik am 21. und 22. Mai 2019 bei der PTB in Braunschweig