Thermodynamik von Tropfen unter extremen Bedingungen mittels molekularer Simulation

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Jadran Vrabec
• Fachliche Zuordnung: Technische Thermodynamik
• Förderung: Förderung von 2012 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 209991509

Für die Untersuchung und Beschreibung tropfendynamischer Prozesse unter extremen Umgebungsbedingungen spielen thermodynamische Eigenschaften von Fluiden eine zentrale Rolle. Im Gegensatz zu phänomenologischen Modellen beruht die molekulare Modellierung und Simulation auf einer guten physikalischen Basis und eignet sich deshalb auch für Vorhersagen unter extremen Bedingungen. Nachdem in der ersten Förderphase molekulare Modelle für die relevanten Fluide aufgestellt und damit die fluiden Grenzflächeneigenschaften unter Gleichgewichtsbedingungen untersucht wurden, sollen jetzt Nichtgleichgewichte bei der Verdampfung im Fokus stehen. Hierbei werden Stoffströme in Abhängigkeit von vorgegebenen Gradienten von Temperatur, Druck und Zusammensetzung ermittelt und mit klassischen Transportansätzen verglichen. Verdampfungsvorgänge werden sowohl über ebene als auch über stark gekrümmte Grenzflächen mittels massiv-paralleler Molekulardynamik simuliert. Extreme Bedingungen, d. h. eine Nähe zum kritischen Gebiet, sind von besonderem Interesse. Es kommen stationäre, quasi-stationäre und instationäre Randbedingungen zum Einsatz, wobei die vom Szenario abhängigen methodischen Vor- und Nachteile herausgearbeitet werden. Neben der Verdampfung reiner realer Fluide wie Sauerstoff, Azeton und Wasser sollen auch deren Mischungen betrachtet werden. Weiterhin erfolgt die Untersuchung von Modellsystemen, mit denen sich in klassischen Transportansätzen angenommene "ideale" Bedingungen streng realisieren lassen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen