Die Verwendung von Biomasse als CO2-neutraler, erneuerbarer Energieträger gewinnt aufgrund der abnehmenden Ressourcen an fossilen Brennstoffen, deren Auswirkungen auf die globale Erwärmung, zunehmend an Bedeutung. Die thermochemische Umwandlung von Biomasse in Wirbelschichten ermöglicht einen effizienten, wirtschaftlichen und nachhaltigen Beitrag zur weltweiten Energiebereitstellung. Obwohl die Wirbelschichttechnologie seit vielen Jahrzehnten kommerziell eingesetzt wird, ist das hydrodynamische Verhalten bisher noch nicht vollständig verstanden. Die experimentelle Datengewinnung gestaltet sich aufgrund der beschränkten Zugänglichkeit zum Reaktor, Kosten der Messung und dem damit verbundenen Rückgang der Produktion als sehr schwierig. Die numerische Simulation bietet eine leistungsstarke Ergänzung zu kostenintensiven Experimenten. Dies erfordert neben der Berechnung der Gas-Feststoff-Strömung eine genaue Beschreibung der Partikel-Partikel- und Partikel-Wand-Kollisionen. Darüber hinaus müssen kinetische Modelle für die Trocknung, Pyrolyse, Koksoxidation und Gasphasenreaktionen sowie die damit verbundenen Wärme- und Stoffübertragungsvorgänge betrachtet werden. Grundsätzlich gibt es zwei verschiedene Ansätze zur Darstellung von Gas-Feststoff-Strömungen, nämlich Euler-Euler und Euler-Lagrange-Modelle. Im Euler-Euler-Modell wird der Feststoff als Kontinuum behandelt, während im Gegensatz dazu im Euler-Lagrange-Modell jede Partikeltrajektorie direkt berechnet wird. Einzelne Partikel-Partikel/Wand-Kollisionen können bei der Euler-Euler Beschreibung lediglich durch zusätzliche Modellannahmen berücksichtigt werden. Beim Euler-Lagrange-Ansatz können Partikel-Partikel/Wand-Kollisionen entweder auf stochastischem Wege modelliert oder deterministisch detektiert werden. Das Ziel dieser Studie ist ein 3D-Programm für die numerische Simulation der Biomasseumwandlung in Wirbelschichten zu entwickeln. Das Programm soll die Flugbahnen der Partikel sowie die Gasströmung in der Wirbelschicht berechnen. Die Partikel-Partikel/Wand- sowie Fluid-Partikel-Interaktionen sollen durch die Betrachtung sämtlicher Einzelpartikel bestimmt werden. Hierfür wird die deterministisch Euler-Lagrange/Diskrete-Elemente-Methode (DEM) eingesetzt und weiterentwickelt. Die Fluid-Feststoff-Wechselwirkung wird mit Hilfe eines neuen Verfahrens, der sogenannten Offset-Methode, untersucht. Das vorgeschlagene Verfahren ist sehr präzise in der Bestimmung der Wechselwirkungsgrößen. Somit wird die Simulationsgenauigkeit um ca. eine Größenordnung verbessert. In dieser Arbeit wird ein zusätzliches Gitter -das sogenannte Partikelgitter- in dem die physikalischen Werte des Feststoffs berechnet werden, eingeführt. Die Partikelgittermethode ermöglicht es die Auflösung des Fluidgitters unabhängig von der Partikelgröße zu variieren. Dadurch wird die Simulationsgenauigkeit erheblich verbessert. Die Kollisionsdetektion zwischen Partikel-Partikel/Wand erfolgt mit der Suchgittermethode, welche die Effizienz der Kollisionserkennung optimiert. Die Simulationsergebnisse des entwickelten Euler-Lagrange/DEM Modells sind anhand von selbst durchgeführten Experimenten an einer kalten quasi 2D-Wirbelschicht-Versuchsanlage validiert worden. Die Ergebnisse legen nahe, dass das erweiterte Euler-Lagrange/DEM Modell die Feststoffverteilung sowie die Gasblasenexpansion im Wirbelschichtbett genau vorhersagen kann. Die erhaltenen Ergebnisse des DEM-Modells sind auch mit anderen numerischen Ansätzen, nämlich dem Euler-Euler- und dem stochastischen Euler-Lagrange-Modell, verglichen worden. Die Ergebnisse zeigen im Vergleich zum Experiment, dass das Euler-Euler-Modell die Betthöhe und die Gasblasengröße unterschätzt, während das stochastische Euler-Lagrange-Modell schneller die maximale Bettexpansion erreicht. Die Effizienz und Genauigkeit des erweiterten Euler-Lagrange/DEM-Modells wird im Detail analysiert. Es wurden Parameterstudien durchgeführt, in denen der Steifigkeitskoeffizient, die Fluid-Zeitschrittweite und die Prozessoranzahl für verschiedene Feststoffbeladungen und Durchmesser variiert wurden. Die erhaltenen Ergebnisse wurden mit den Messungen verglichen, um daraus die optimalen Parameter für Euler-Lagrange/DEM-Simulationen herzuleiten. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass die Anwendung der höheren Steifigkeitskoeffizienten (mehr als 10^5 N/m) die Genauigkeit der Simulation leicht verbessert, jedoch erhöht sich dabei die durchschnittliche Rechenzeit exponentiell. Für Zeitintervalle größer als fünf Millisekunden zeigt sich, dass die durchschnittliche Rechenzeit unabhängig von der verwendeten Fluid-Zeitschrittweite ist, allerdings die Genauigkeit der Simulation durch die Vergrößerung der Fluid-Zeitschrittweite extrem abnimmt. Fluidzeitschrittweiten kleiner als fünf Millisekunden führen zu geringfügigen Verbesserungen in der Simulationsgenauigkeit, bei gleichzeitig exponentiellem Anstieg in der durchschnittlichen Rechenzeit. Die parallele Berechnung beschleunigt die Euler-Lagrange/DEM-Simulation, solange die kritische Anzahl von Domainzerlegungen nicht erreicht wird. Wird diese kritische Zahl überschritten, ist die Leistung nicht mehr proportional zu der Anzahl der CPUs und die Rechenzeit nimmt mit der Anzahl der Prozessoren wieder zu. Die kritische Anzahl der Domainzerlegungen hängt von den Partikelanzahl ab. Eine Erhöhung des Feststoffgehalts resultiert in einer Verschiebung der kritischen Zahl hin zu einer höheren Anzahl an CPUs. Mit dem entwickelten Programm können auch die lokalen Konzentrationen der festen bzw. gasförmigen Stoffe, die lokalen Gas- und Partikeltemperaturen sowie die lokalen Wärme-freisetzungs- bzw. Wärmeübertragungsraten berechnet werden. In Kombination mit der Simulation der Gas-Feststoff-Strömung ist es möglich, die Umwandlung von Biomasse in der Wirbelschicht zu modellieren. Drei Reihen von warmen Simulationen wurden in einem quasi 2D-Wirbelschicht Modell durchgeführt, nämlich die Verbrennung mit Brenngas ohne und mit inerten Sandpartikeln sowie die Verbrennung mit festem Brennstoff (eine Mischung aus inerten Sandpartikeln und Kiefernholz). Hierdurch realisieren die erhaltenen Ergebnisse die Kopplung zwischen Euler-Lagrange/DEM und den chemischen Reaktionsmechanismen. Der entwickelte Quellcode ist in der Lage die Umwandlung von anderen festen Brennstoffen in Wirbelschichten, wie z.B. Kohle numerisch zu beschreiben.