Modellierung und numerische Methoden für Nanopartikel in einer Gasphase

• Antragsteller: Professor Dr. Steffen Hardt; Professor Dr. Axel Klar
• Fachliche Zuordnung: Strömungsmechanik ; Mathematik ; Technische Thermodynamik
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 310585209

Das beantragte Projekt hat die Modellierung und Simulation dynamischer Phänomene im Zusammenhang mit Nanopartikeln in einer Gasphase zum Gegenstand. Die Anwendungsrelevanz liegt speziell auf dem Gebiet der Gasphasensynthese von Nanopartikeln. Ein Schwerpunkt des Projekts wird auf der Thermophorese von Partikeln sowie auf Effekten der Partikelorientierung liegen, wenn diese auf einer kalten Oberfläche deponiert werden. Ein weiteres wichtiges Ziel besteht im besseren Verständnis der gaskinetischen Wechselwirkungen zwischen Partikeln, die Masse mit dem Gas austauschen. Die daraus resultierenden Kräfte können die Partikelagglomeration entweder fördern oder unterdrücken. Die verwendeten Modelle werden Effekte von Temperaturgradienten, Brownscher Partikeldynamik sowie Kondensation/Verdampfung/Sublimation mit einschließen. Als Spezialfall werden auch Tropfen und ihre internen Strömungen modelliert. Einerseits sollen (semi)analytische Modelle verwendet werden, um einige Schlüsselprozesse im Zusammenhang mit der Gasphasendynamik von Nanopartikeln zu verstehen. Diese Modelle basieren auf einer Reihe von Vereinfachungen im Vergleich zum vollständigen Szenario. Detaillierte numerische Simulationen von Nanopartikeln in einem Gas bilden die zweite Säule. Zu diesem Zweck soll ein existierender Monte-Carlo-Simulator erweitert werden, um Partikel mit heterogenen Oberflächen und Phasenwechsel zu berücksichtigen. Darüber hinaus soll für die Simulation von Tropfen in einem verdünnten Gas der Monte-Carlo-Code an einen Navier-Stokes-Löser gekoppelt werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen