Untersuchungen zur Dynamik von Partikeln und deren Interaktion mit dem Trägermedium

• Antragsteller: Professor Dr. Christian Joachim Kähler
• Fachliche Zuordnung: Strömungsmechanik
• Förderung: Förderung von 2011 bis 2018
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 209009089

Mehrphasenströmungen sind komplexe Systeme, in denen eine Flüssigkeit andere Stoffe im gasförmigen, flüssigen oder festen Zustand mitführt. Sie sind allgegenwärtig in der Natur und Technik und stellen aufgrund ihrer Komplexität eine sehr große wissenschaftlichen Herausforderungen dar. Insbesondere die zunehmende Miniaturisierung von Anlagen erfordert ein tiefgehendes Verständnis darüber, wie sich mehrphasige Strömungen auf sehr kleinen Skalen verhalten. Eine der größten Fragen in diesem Bereich ist die Stabilität der Mehrphasenströmung und der Übergang von dem geordneten Strömungszustand zum Chaos und zur Turbulenz. Während Turbulenzen in mikrofluidischen Strömungen nur unter extremen technischen Bedingungen möglich sind, wie z.B. bei der Hochdruckdispergierung, treten chaotische Bewegungen in mikroskopischen Mehrphasenströmungen häufig auf. Erste systematische Untersuchungen in geschlossenen Mikrosystemen, die im Rahmen der ersten Antragsphase durchgeführt wurden, zeigen interessante Effekte, die in der zweiten Antragsphase weiter untersucht werden müssen, um physikalische Erklärungen zu finden. Auch das Problem der Verstopfung, besonders wenn es sich um Suspensionen in Mikrosystemen handelt, gehört zu diesem Themenbereich. Trotz seiner technischen Bedeutung wird das Thema kaum in der Literatur behandelt. Unser Ziel ist es, die Analogien mit dem bekannten Problem der Verstopfung von Silos oder Verklumpung in trockenen körnigen System zu finden, mit dem Ziel die physikalischen Effekte in Mikrosystemen aufzuklären und Methoden zur Vermeidung von Verstopfen in mehrphasigen Mikrosystemen zu etablieren.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen