Modellierung von dicht beladenen Partikelströmungen
Simulation und Experiment mit sphärischen Mikropartikeln
Strömungen mit hohem Volumenanteil fester Partikel sind extrem komplex, da neben den fluiden Wechselwirkungen mit der kontinuierlichen Phase der direkte Kontakt der transportierten Partikel eine wesentliche Rolle spielt. Partikelform und –anordnung sind für die Fließeigenschaften wichtig, werden andererseits aber auch durch die Strömung bestimmt. Derartige Systeme treten in zahlreichen sehr unterschiedlichen Themenfeldern auf, von der Hämodynamik und anderen biologischen Transportvorgängen, Materialaufbereitung durch Filtern und Sedimentation, bis zu Schmelzen von Verbundwerkstoffen für den Leichtbau.
Projektziel ist die Entwicklung einer verlässlichen Simulationsmethodik mit voller geometrischer Auflösung der Partikel zur Beschreibung derartiger Strömungen. Mit dieser Methode sollen dann Grundlagenuntersuchungen zum Einfluss wesentlicher Parameter durchgeführt werden: Partikelanzahl, -größe, -form und deren jeweilige statistischer Verteilung, sowie Eigenschaften der flüssigen Phase und der Strömungsgeometrie. Das Projekt legt damit die Grundlage für zahlreiche Einsatzmöglichkeiten in mikrofluidischen Anwendungen.
Die Berechnungen erfolgen mit dem instituseigenen Code PRIME. Zur Validierung werden innerhalb des Projektes Experimente durchgeführt, die sich mit Separationsverfahren von partikelbeladenen Strömungen in Mikrokanälen beschäftigen.
| Kooperation |
Professur für Transportprozesse an Grenzflächen. TU Dresden |
| Projekt | Nachwuchsforschergruppe “Computer Simulations for Material Design - CoSiMa" |
| Finanzierung | Europäischer Sozialfonds (ESF) via SAB |
| Kontakt | M. Sc. Thomas E. Hafemann Prof. Dr.-Ing. habil. Jochen Fröhlich |