Dynamik von Segregationsmustern granularer Mischungen in rotierenden Trommeln

• Antragsteller: Professor Dr. Ralf Stannarius
• Fachliche Zuordnung: Statistische Physik, Nichtlineare Dynamik, Komplexe Systeme, Weiche und fluide Materie, Biologische Physik
• Förderung: Förderung von 2007 bis 2011
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 50541305

Ziel ist die experimentelle Untersuchung von Segregationsmustern granularer Mischungen in horizontal rotierenden Mixern. Das Experiment kann wesentliche Beiträge zum generellen Verständnis der Strukturbildung in granularen Mischungen erbringen. Die Langzeitdynamik ist bisher wenig verstanden, es gibt wenig quantitative experimentelle Resultate, auf deren Basis eine theoretische Modellierung sinnvoll sein könnte. Wir haben zwei experimentelle Geometrien ausgewählt: Das erste Experiment wird sich mit nassen Granulatmischungen in einer partiell gefüllten zylindrischen Trommel befassen. Es soll die Evolution axialer Segregationsbänder untersucht werden, ihre Struktur, ihre Stabilität und Mechanismen ihrer Auflösung. Wir nutzen zusätzlich zu optischen Untersuchungen die NMR-Tomographie zur SD-Charakterisierung der Granulatbettstruktur und verwenden präparierte Ausgangszustände, um verschiedene Einflüsse auf die Dynamik zu separieren. Es sollen unter anderem folgende Fragen beantwortet werden: Wodurch wird der Zerfall der Segregationsmuster hervorgerufen? Wie sind beobachtete qualitative Unterschiede der Langzeitdynamik zu interpretieren? Welche SD-Struktur haben die Segregationsstreifen, und welcher Zusammenhang besteht zwischen Struktur und Stabilität?In einem zweiten Experiment soll die Dynamik in einem fast kompakten Granulat untersucht werden. Wir beobachten bei solchen Materialien neuartige Konvektionsmuster in flachen rotierenden Zellen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen