Simulation hochdynamischer Spinnprozesse unter Turbulenzeinfluss

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Professorin Dr. Nicole Marheineke; Dr. Raimund Wegener
• Fachliche Zuordnung: Strömungsmechanik ; Mathematik
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 251706852

Das Vorhaben zielt auf die Simulation hochdynamischer Spinnprozesse unter Turbulenzeinfluss. Es orientiert sich dabei an der Herausforderung, den Meltblowing-Prozess in seiner komplexen Abhängigkeit von der umgebenden turbulenten heißen Luftströmung abzubilden. Infolge der hohen Geschwindigkeiten treten sehr große Dehnungen auf. Die gesponnenen Fasern weisen einen Durchmesser von unter 0.5 Mikrometern auf. Für das Multiskalenproblem wird auf Basis von asymptotischen viskosen Cosserat-Modellen für die Faserjets sowie Wechselwirkungsmodellen mit der Luftströmung ein neuartiges Verfahren zur Turbulenzrekonstruktion mit zu entwickelnden effizienten Strategien zur Handhabung der extrem großen Jetdehnungen kombiniert. Das Vorhaben nähert sich der Zielsetzung schrittweise, indem eine Reihe bereits eigenständig technisch interessanter Entwicklungsszenarien mit entsprechenden Simulationsaufgaben betrachtet wird: viskose Jets mit großen Dehnungen im Rotationsspinnprozess, elastische Filamente unter Turbulenzeinwirkung im Spunbond-Prozess, elastische Filamente mit Temperatureinfluss im Spunbond-Prozess sowie letztlich viskose Jets mit großen Dehnungen unter Einwirkung von Turbulenz und Temperatur im Meltblowing-Prozess. Diese Szenarien beruhen auf realen Anlagendaten industrieller Partner, die Modelle und Algorithmen werden mit vorhandenen Messdaten verglichen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen