Mehrphasenströmung

Turbulenter Strahl, der mit nicht-sphärischen Partikeln beladen ist

Modellierung und Analyse von Strömungen mit nicht-sphärischen Partikeln
In vielen industriellen und umwelttechnischen Prozessen werden kleine Feststoffpartikel durch Gase oder Flüssigkeiten transportiert. In Simulationen werden diese Partikel oft vereinfacht als perfekte Kugeln dargestellt. Reale Partikel, wie beispielsweise Holzstaub, der bei der Verbrennung fester Brennstoffe verwendet wird, weisen häufig länglichere und unregelmäßigere Formen auf. Aufgrund ihrer anisotropen Form richten sich diese Partikel während ihrer Bewegung unterschiedlich aus, was die Art ihrer Vermischung und Reaktion beeinflusst. Dieses Forschungsprojekt nutzt modernste Simulationen, um das Verhalten nicht-sphärischer Partikel zu verstehen und verbesserte Modelle zu entwickeln.

Modellierung turbulenter Blasenströmungen
Blasenströmungen spielen in vielen industriellen Anwendungen eine wichtige Rolle. Die genaue Vorhersage der Fluiddynamik und des Gastransports in solchen Systemen ist entscheidend für deren Auslegung und Optimierung. Das Solver-Framework m-AIA bietet zwei unterschiedliche Ansätze zur Simulation turbulenter Blasenströmungen, basierend auf dem Euler-Euler- und dem Euler-Lagrange-Verfahren. Diese Methoden wurden erfolgreich zur Simulation des elektrochemischen Bearbeitungsprozesses (ECM) eingesetzt. Die Ergebnisse liefern Einblicke in die zugrundeliegenden physikalischen Phänomene und dienen der Bestimmung optimierter Prozessparameter hinsichtlich geometrischer Genauigkeit und Bearbeitungseffizienz.

Visualisierung der turbulenten Blasenströmung im ECM-Prozess.
Verformbare Blase steigt unter dem Einfluss der Schwerkraft auf

Entwicklung neuartiger Methoden zur Simulation von Gas-Flüssigkeits-Strömungsproblemen
Bei Gas-Flüssigkeits-Strömungen mit höheren Volumenanteilen gewinnen die Gasdynamik und das Verhalten der Phasengrenzfläche zunehmend an Bedeutung. In diesem Fall werden die Grundgleichungen sowohl für die Gas- als auch für die Flüssigkeitsphase gelöst, wobei die Grenzfläche explizit erfasst wird, um die Auswirkungen der Oberflächenspannung zu berücksichtigen. Zur Simulation solcher Strömungen werden neuartige numerische Methoden entwickelt. Diese Modelle werden auf komplexe technische Probleme angewendet, wie beispielsweise das Strömungsverhalten im Dichtungsspalt von ölgefluteten Doppelschraubenkompressoren.