Grobstruktursimulation für Mehrphasenströmungen

• Antragsteller: Dr.-Ing. Thomas Ziegenhein
• Fachliche Zuordnung: Chemische und Thermische Verfahrenstechnik
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 395172569

In der numerischen Strömungssimulation ist die Behandlung der gefilterten Navier-Stokes Gleichungen, die sogenannten Grobstruktursimulationen, eine fundamentale Methode zur effizienten Berechnung turbulenter Strömungen. Die Erweiterung dieser Idee auf Mehrphasenströmungen verlangt neben der gefilterten Turbulenz zusätzlich die Modellierung von gefilterten Grenzflächen. Die Problematik konnte in den letzten 10 Jahren mathematisch beschrieben werden, jedoch sind bis jetzt weder etablierte numerische Methoden noch Modelle vorhanden. Eine generelle Methode kann, wie die Einführung der einphasigen Grobstruktursimulation in den 70er Jahren des vorherigen Jahrhunderts, zu einer neuen Richtung in der Simulation von Mehrphasenströmungen führen. Damit entstünden komplett neue Möglichkeiten komplexe Mehrphasenströmungen zu untersuchen, die sich zwischen den etablierten aufgelösten und gemittelten Methoden einordnen.Eine vielversprechende Methode zur Behandlung gefilterter Grenzflächen hat Prof. Herrmann in Tempe, Arizona zur Modellierung des Primärzerfalls von Flüssigkeitsstrahlen entwickelt. Diese Methode soll während des Forschungsaufenthaltes auf Blasenströmungen erweitert werden, was die Implementierung von neuen Schließungsmodellen sowie eine detaillierte Verifikation und Validierung mit Daten aus direkt numerischen Simulationen und Experimenten beinhaltet. Schließlich soll gezeigt werden, dass die neue Beschreibung von Blasenströmungen einen hohen Stellenwert besitzt indem Probleme modelliert werden, die bis jetzt über den Möglichkeiten der bisherigen Ansätze liegen. Neben den fachlichen Zielen, soll der Aufenthalt dem Antragssteller ermöglichen selbstständige Forschung auf dem Gebiet der gefilterten Grenzflächen in einer eigenen Nachwuchsgruppe durchzuführen. Die gelernten Fähigkeiten und das aufgebaute akademischen Netzwerk bilden dafür die Grundlage. Solch ein Fokus auf Grobstruktursimulationen für Mehrphasenströmungen ist einzigartig in Deutschland und verbindet die etablierten Forschungsgruppen die sich mit vollständig aufgelösten und vollständig gemittelten Grenzflächen beschäftigen.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: USA
• Gastgeber: Professor Dr.-Ing. Marcus Herrmann