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2015 | OriginalPaper | Buchkapitel

Highly Efficient Integrated Simulation of Electro-Membrane Processes for Desalination of Sea Water

verfasst von : Kannan Masilamani, Jens Zudrop, Matthias Johannink, Harald Klimach, Sabine Roller

Erschienen in: High Performance Computing in Science and Engineering ‘14

Verlag: Springer International Publishing

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Abstract

Electrodialysis can be used as an efficient process for sea water desalination. In this process, sea water flows through a channel with a complex spacer structure that separates the ion exchange membranes. We use a (multi-species) lattice Boltzmann method to study the hydrodynamics and ionic mass transport in this spacer filled flow channel. We present performance and scalability results of our implementation on the Cray XE6system Hermitat HLRSin Stuttgart. Overall, the high efficiency of our numerical solver allows us to study industrially relevant applications, ranging from a single spacer element to a laboratory-scale setup on this machine. These simulations result in a model that allows engineers to optimize the parameters in actual electrodialytic process installations.

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Literatur
1.
Bernsdorf, J.: in text. Lattice-Boltzmann simulation of reactive flow through a porous media catalyst. In: Recent Progress in CFD, Japan, No. 08-07, JSAE Symposium, pp. 19–23 (2007)
2.
3.
Roller, S., Bernsdorf, J., Klimach, H., Hasert, M., Harlacher, D., Cakircali, M., Zimny, S., Masilamani, K., Didinger, L., Zudrop, J.: An adaptable simulation framework based on a linearized octree. In: High Performance Computing on Vector Systems: Proceedings of the High Performance Computing Center Stuttgart (2011)
4.
Klimach, H., Hasert, M., Zudrop, J., Roller, S.: Distributed octree mesh infrastructure for flow simulations. In: European Congress on Computational Methods in Applied Sciences and Engineering, Vienna, pp. 1–15 (2012)
5.
Hasert, M., Masilamani, K., Zimny, S., Klimach, H., Qi, J., Bernsdorf, J., Roller, S.: Complex fluid simulations with the parallel tree-based Lattice Boltzmann solver Musubi. J. Comput. Sci. 5(5), 784–794 (2013). doi:10.1016/j.jocs.2013.11.001CrossRefMathSciNet
6.
Masilamani, K., Klimach, H., Roller S.: Highly efficient integrated simulation of electro-membrane processes for desalination of sea water. In: Nagel, W.E., Kröner, D.B., Resch, M.M. (eds.) High Performance Computing in Science and Engineering 2013, pp. 493–508. Springer, Switzerland (2013)
Metadaten
Titel
Highly Efficient Integrated Simulation of Electro-Membrane Processes for Desalination of Sea Water
verfasst von
Kannan Masilamani
Jens Zudrop
Matthias Johannink
Harald Klimach
Sabine Roller
Copyright-Jahr
2015
Buch
High Performance Computing in Science and Engineering ‘14

Print ISBN: 978-3-319-10809-4

Electronic ISBN: 978-3-319-10810-0

Copyright-Jahr: 2015

DOI
https://doi.org/10.1007/978-3-319-10810-0_35

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