Forschungsschwerpunkte
Mehrphasenströmungen
In diesem Forschungsschwerpunkt werden Mikroprozesse, welche sich auf der Ebene der Partikel abspielen (wie z.B. Wechselwirkung der Partikel mit turbulenten Strömungen, Partikelstöße, Agglomeration, Blasenkoaleszenz und -zerfall sowie Tropfenkollisionen und -koaleszenz), sowohl mit Hilfe von experimentellen als auch numerischen Methoden analysiert, um eine entsprechende theoretische Beschreibung und Modellierung zu ermöglichen. Dabei sind sowohl direkte numerische Simulationen als auch moderne optische Messverfahren wichtige Werkzeuge. Die voll aufgelösten numerischen Simulationen der Elementarprozesse für Partikel mit beweglicher Phasengrenze (z.B. Blasen) werden mit "Interface Tracking-Verfahren" durchgeführt. Für Elementarprozesse mit Feststoffpartikeln, wie Agglomeratentstehung oder Agglomeratbewegung, wird die Lattice-Boltzmann-Methode eingesetzt.
Zur experimentellen Untersuchung der Vorgänge auf der Skala der Partikel werden meist bildgebende Messmethoden in Verbindung mit Hochgeschwindigkeitskameras eingesetzt.
Die Ergebnisse werden mit Hilfe entsprechender Modelle in numerische Verfahren der Strömungsberechnung implementiert. Hierfür wird in der Regel das Euler/Lagrange-Verfahren in Verbindung mit einer geeigneten Turbulenzmodellierung (z.B. RANS-Ansätze oder LES) verwendet.
Dieser Mehrskalenansatz soll es ermöglichen, ausgehend von der Beschreibung der Mikroprozesse, verfahrenstechnische Prozesse im Ganzen numerisch zu berechnen. Die Validierung der Berechnungen erfolgt anhand von meist optischen Messungen (z.B. Laser-Doppler- oder Phasen-Doppler-Anemometrie) in Anlagen im Technikumsmaßstab.
Derzeit betrachtete Anwendungen sind kolloidale Systeme, die pneumatische Förderung, Wirbelschichten, Abscheideprozesse, Zerstäubung und Sprühnebel, Sprühtrocknung, mehrphasige Strömungsmischer sowie Blasensäulen.
Partikeltechnologie
In dem Fachgebiet der Partikeltechnologie werden standardisierte Methoden zur Charakterisierung von Schüttgütern eingesetzt und weiter entwickelt. Dabei werden nicht nur grobe Schüttgüter analysiert, sondern auch mit Hilfe von numerischen Methoden die Egenschaften von Nanopartikeln und die damit verbundene Schüttutmechanik erforscht.