Numerische Strömungssimulation für Dispergierkanäle und Mikrobioreaktoren

• Applicants: Professor Dr.-Ing. Martin Christian Geier; Professor Dr.-Ing. Rolf Radespiel
• Subject Area: Fluid Mechanics
• Term: from 2011 to 2015
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 33442432

Im Teilprojekt C3 (CFD) sollen numerische Simulationen durchgeführt werden, welche die Entwicklung von Dispergierungsmikrostrukturen und Mikrobioreaktoren durch ein verbessertes physikalisches Verständnis unterstützen sollen. Mit der Simulation von Mikrobioreaktoren soll die Verteilung von Nährstoffen in den Reaktoren untersucht und optimiert werden. Bereiche, in denen Totwassergebieten entstehen, sollen identifiziert werden, um sie in der Weiterentwicklung zu vermeiden, da sie eine Verstopfung der Reaktoren fördern und somit deren Einsatzdauer substantiell verkürzen. In der Simulation der Dispergierung sollen Grobstruktursimulationen der turbulenten Mikrokanalströmung durchgeführt werden. Eine Kopplung an die Diskrete-Elemente-Methode wird durchgeführt, um Dehnung und Scherung direkt auf die zu dispergierenden Agglomerate einwirken zu lassen. Die hohen Anforderungen an die Auflösung der Simulation erfordern den Einsatz spezieller Algorithmen und hoch paralleler Hardware. Dazu wird eine massive parallele Lattice-Boltzmann-Methode mit lokaler Gitterverfeinerung in einer Graphikkartenimplementierung weiterentwickelt und der Problemstellung angepasst.

• DFG Programme: Research Units
• Subproject of: FOR 856: Microsystems for Particulate Life-Science-Products (mikropart)
• Participating Person: Professor Dr.-Ing. Manfred Krafczyk