3-Phasenströmung
Förderkennzeichen:
SO 204/20-1
Projekttitel:
Modellierung und numerische Berechnung dreiphasiger Stömungen mit dem Euler/Lagrange Verfahren
Projektleiter:
Prof. Dr.-Ing. M. Sommerfeld
Bearbeiter:
Dr. E. Bourloutski
Kurzbeschreibung des Projekts
Im Rahmen des beantragten Forschungsvorhabens soll das Euler/Lagrange-Verfahren für die Berechnung dreiphasiger Gas-Flüssig-Feststoff-Systeme erweitert werden. Dieses Vorhaben soll in enger Zusammenarbeit mit Prof. Hempel (Braunschweig) und Prof. Räbiger (Bremen) bearbeitet werden. Um industrierelevante Gas- und Feststoffgehalte berechnen zu können, ist es zunächst erforderlich, die effektive Fluiddichte in den Erhaltungsgleichungen der Fluidphase einzuführen. Weiterhin ist es unerläßlich, das Konvergenz-verhalten des Euler/Lagrange-Verfahrens zu verbessern, um effiziente Berechnungen für hohe Dispersphasenanteile zu ermöglichen. Eine wesentliche Zielsetzung des Vorhabens ist die Modellierung der Wechselwirkung zwischen den beiden dispersen Phasen (Impulstransfer).
Dies soll zunächst in integraler Weise durch modifizierte Widerstands-beiwerte, wie sie aus der Literatur bekannt sind, erfolgen. Ein zweiter Ansatz soll auf der Kollision zwischen den Phasen basieren, welche mit Hilfe eines stochastischen Kollisionsmodells beschrieben werden sollen. Die Modellierung der Wechselwirkung soll schließlich anhand der detaillierten Experimente der Arbeitsgruppe von Prof. Räbiger verbessert und validiert werden. Weiterhin sollen die Euler/Lagrange-Berechnungen genutzt werden, um die Integralmodelle zu verfeinern, welche schließlich in einem Euler/Euler-Modell der Arbeitsgruppe von Prof. Hempel implementiert werden. Das auf Dreiphasensysteme weiter entwickelte Euler/Lagrange-Verfahren wird dann auf die Berechnung von Treibstrahlreaktoren und Airlift-Reaktoren angewendet, um hier einen detaillierten Einblick in die Hydrodynamik zu ermöglichen. Aus den Arbeitsgruppen von Prof. Räbiger und Prof. Hempel liegen für diese Apparate umfangreiche experimentelle Untersuchungen zur Validierung der Berechnungen vor.
Berechnete zeitliche Entwicklung der Gasverteilung in einer Blasensäule, Gasgehalt 2%, Blasengröße 2 mm