Das Institut für CO₂-arme Industrieprozesse am DLR (Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt) erweitert das bestehende Portfolio der DLR-Energieforschung und legt einen starken Fokus auf die Dekarbonisierung industrieller Prozesse. Der Schwerpunkt liegt auf Branchen wie der Papier-, Ziegel-, Automobil-, Stahl- und Lebensmittelindustrie sowie auf der Umwandlung konventioneller Kohlekraftwerke in nachhaltige, kohlenstoffarme Energieversorger.

Das erwartet dich

Die direkte Reduktion von Eisenerz auf Wasserstoffbasis ist eine Schlüsseltechnologie zur deutlichen Reduzierung der CO2-Emissionen in der zukünftigen Stahlproduktion. Ein detailliertes Verständnis der Gasströmung, Wärmeübertragung und chemischen Reaktionen in Festbetten aus Eisenerzpellets ist für die Verbesserung des Reaktordesigns und der Prozessleistung unerlässlich. Mit hochauflösenden CT-Scans lassen sich realistische Packungsbettgeometrien erfassen, doch die Erzeugung von CT-Daten für ganze Betten ist zeitaufwändig und kostspielig, insbesondere wenn mehrere Konfigurationen oder Betriebsbedingungen erforderlich sind. Daher stützen sich viele numerische Studien auf vereinfachte kugelförmige Partikel, die das tatsächliche Verhalten der Pellets möglicherweise nicht angemessen wiedergeben. Eine praktische und skalierbare Alternative besteht darin, CT-Scans repräsentativer Einzelpellets zu verwenden, um einmalig realistische Partikelformen zu erfassen, und dann Festbetten numerisch mit Hilfe der Diskreten-Elemente-Methode (DEM) zu generieren. Dieser Ansatz ermöglicht die Erstellung realistischer Festbetten ohne wiederholte CT-Scans des gesamten Bettes, geht jedoch über idealisierte kugelförmige Annahmen hinaus.

Deine Aufgaben

• Durchführung von CFD-Simulationen der H2-basierten Direktreduktion in Festbetten
• Erweiterung eines internen OpenFOAM-Lösers durch Hinzufügen der Energiegleichung
• Simulation von Betten, die durch DEM unter Verwendung sphärischer und CT-basierter Pelletformen erzeugt wurden
• Vergleich der Umwandlung im Zeitverlauf und des thermischen Verhaltens zwischen beiden Betten
• Validierung der Simulationen anhand interner Reaktorexperimente

Das bringst du mit

• laufendes Studium der Physik, Chemie, Maschinenbau, Luft- und Raumfahrt, Ingenieurwesen oder ein vergleichbares Fachgebiet
• Interesse für Theorie, Modellierung und Simulation physikalischer Prozesse
• Kenntnisse in Strömungsdynamik und CFD
• Erfahrung mit OpenFOAM
• Programmiererfahrung in C++, Python oder anderen wissenschaftlichen Programmiersprachen

Wir freuen uns darauf, dich kennenzulernen!

Fragen zu dieser Position (Kennziffer 4225) beantwortet dir gerne: 

Dr.-Ing. Mohammed Liaket Ali 
Tel.: +49 358 35854-530 | mohammed.ali@dlr.de