Homogenisierung granularer Rohrströmungen

• Antragsteller: Dr. Patric Müller
• Fachliche Zuordnung: Mechanische Verfahrenstechnik
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 398618334

Ziel des Projektes ist die Homogenisierung partikelbeladener Rohrströmungen. Der Materialtransport bei partikelbeladenen Rohrströmungen ist geprägt durch starke Dichtegradienten entlang des Rohrverlaufs (Dichtewellen) und somit prinzipiell instabil. Diese Dichtewellen führen zu Druckschwankungen auf der Rohrinnenseite, die zu intermittierendem Strömungsverhalten und starken mechanischen Belastungen der Rohrleitungen führen. Obwohl die Dynamik von Dichtwellen bei granularen Rohrströmungen intensiv erforscht wurde, ist es immer noch ein herausforderndes Problem, einen kontrollierten, homogenen Massenfluss beim Transport granularer Stoffe in Rohrleitungen zu erreichen. Im vorgestellten Projekt werden Konstruktionsvorschriftenerarbeitet, die darauf abzielen, der Entstehung von Dichtewellen und intermittierendem Massenfluss entgegenzuwirken. Der zur Homogenisierung der granularen Rohrströmung verfolgte Ansatz besteht darin, die Rohrinnenwand mit einer geeignet ausgelegten Struktur zu versehen, die einschlagende Partikel auf geeignete Weise streut und so die Entstehung von Verstopfungen verhindert. Unter Verwendung partikelbasierter numerischer Simulationen (Discrete Element Method, DEM) wird dazu die Wirkung verschiedener Oberflächentexturen auf das Fließverhalten unterschiedlicher granularer Stoffe untersucht, um aus den so gewonnen Erkenntnissen Vorschriften zur Optimierungen der Texturen für verschiedene Partikelformenund Korngrößenverteilungen abzuleiten. Dabei wird zunächst der Fall vertikaler, durch die Schwerkraft getriebener Rohrströmungen bearbeitet. Darauf folgend wird der Einfluss unterschiedlicher Oberflächenstrukturen auf die Strömung partikelbeladener Fluide in horizontalen Rohren untersucht indem die DEM Simulationen der Teilchendynamik mit einer Simulation der Fluiddynamik gekoppelt werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortlich: Professor Dr. Thorsten Pöschel