Projektmenu

Einleitung

Modellentwicklung, numerische Simulationen und die Analyse von komplexen (großen) Datensätzen stellt das zentrale Thema innerhalb des K1-MET Kompetenzzentrums dar. Die Area 4 - Simulation and Analyses verbindet die wichtigsten Entwicklungen in Bezug auf digitale Aspekte und verknüpft das Wissen aus einer Vielzahl von industriellen und akademischen Anwendungen.

Kontaktperson

Magdalena Schatzl
Management Area 4

 +43 732 6989 2838
magdalena.schatzl[at]k1-met.com

Ziele & Motivation

  • Umfassende Modellierungswerkzeuge für metallurgische Prozesse
  • Hochqualitative Simulationswerkzeuge von einzelnen Partikeln bis hin zur gesamten Produktionsanlage
  • Neuartige Methodenentwicklung für hochauflösende UND Hochgeschwindigkeits-Simulationen
  • Kontinuierliche, diskrete und gekoppelte Simulationsmethoden
  • Zusammenführung von Prozessexpertenwissen und Datenwissenschaftlern, um geeignete Datenanalysetools und Prognoseschemata zu entwickeln und anzuwenden
  • Individuelle Problemlösungen

Ergebnisse und Anwendung

In mehreren Jahren der Entwicklung konnte K1-MET eine umfangreiche Bibliothek numerischer Modelle, Modellverbesserungen und Methoden aufbauen welche es erlaubt die Komplexität von Prozessen der Mehrphasenströmung und mehrskaligen Prozessen zu untersuchen. Diese Entwicklungen sind international sehr erfolgreich und nehmen einen Spitzenplatz in der Forschung ein. Das Projekt „Fast simulations“ z.B. vereinigt neuartige Methoden, um die Berechnungszeiten komplexer Situationen um Größenordnung > 100 zu verkürzen und könnte nahezu Echtzeitberechnungen innerhalb eines begrenzten Parameterraums ermöglichen.

In Area 4 werden mehrere weitere Projekte der mehrphasigen und multiphysikalischen Strömungsmodellierung in metallurgischen Prozessabläufen in unterschiedlichen Größenskalen und Anwendungsfällen durchgeführt. Insbesondere liegt der Fokus auf einer umfassenden Modellierung und Simulation von Schlüsselelementen des Roheisen- und Stahlherstellungsprozesses. Beispiele hierfür sind die Modellierung der dynamischen Vorgänge in der Wirbelzone von Schachtöfen, die Partikeldynamik und die chemische Kopplung in Wirbelschichtreaktoren, Flüssigschmelzenmodelle (in Konvertern, RH-Anlagen, Pfannenöfen, etc.), und die elektromagnetische Flusssteuerung innerhalb der Strömung in der Kokille. Verschiedene numerische Tools werden weiterentwickelt oder um Modelle für reaktive Partikel, Tropfen und Mehrphasenströmungen erweitert. Diese numerischen Tools umfassen sowohl Open-Source-Codes als auch lizenzgebundene Softwarepakete. Die vorrangig verwendeten Open-Source-Tools sind LIGGGHTS® (Discrete Element Model, DEM) und der CFD-Code OpenFOAM® (Finite Volumen Methode). Dabei werden diese Methoden zur Beschreibung von komplexen Mehrphasensituationen auch miteinander gekoppelt.
Weiters widmet sich Area 4 der Beschaffung, Verarbeitung und Analyse von (großen) Datensätzen, die aus Simulationen und/oder Prozessmessungen stammen. Die Digitalisierung und BigData Aspekte offerieren ein breites Betätigungsfeld und viele Ideen versprechen große Optimierungspotentiale. Doch die industrielle Umsetzung erfordert viel Expertenwissen um die Datenströme in anwendbare/interpretierbare Ergebnisse umzuwandeln. Die enge Zusammenarbeit mit industriellen und akademischen Partnern sowie die interdisziplinären Ansätze innerhalb Area 4 ermöglichen dabei bestmögliche Ergebnisse. Folglich wird das vereinte Know-how in Algorithmen und Methoden umgewandelt, die nützliche Informationen für die Prozessbetreiber aufzeigen.