Experimentelle und theoretische Untersuchung der Umströmung kleiner Blasen oder Tropfen in der Scherströmung einer Drehkammer

• Antragsteller: Professor Dr. Peter Ehrhard; Professor Dr.-Ing. Franz Peters
• Fachliche Zuordnung: Chemische und Thermische Verfahrenstechnik ; Strömungsmechanik
• Förderung: Förderung von 2007 bis 2013
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 51646577

Das Verhalten kleiner Blasen in Flüssigkeiten beschäftigt die Strömungsmechanik seit Jahrzehnten. Trotz des großen Fortschritts bei der Behandlung komplexer Blasensysteme konnte bisher der elementare Fall des Aufstiegs kleiner, nahezu sphärischer Blasen nicht geklärt werden. An diesem Fall kristallisiert sich ein grundsätzliches Problem. Wie nämlich können strömungsmechanische Randbedingungen an der Grenzfläche (z. B. zwischen Wasser und Luft) angegeben werden? Wir haben eine experimentelle Methode zur Langzeitbeobachtung von Blasen und Tropfen (übergreifend fluide Kugeln genannt) entwickelt (Drehkammer), die die meisten der bisherigen experimentellen Probleme mit frei aufsteigenden Blasen ausschließt. Die Methode soll genutzt werden, um die Strömung in und um fluide Kugeln in einer Scherströmung mit Betonung auf das Grenzflächenverhalten zu untersuchen.Der Forschungsansatz erfordert zwingend die Verknüpfung von experimenteller und theoretisch/numerischer Strömungsmechanik. Im Wechselspiel von Experiment und Modellierung ist so ein theoretisches Modell entwickelt worden, das bei verschiedenen Fluidpaarungen die Scherströmung, die Innen- und die Außenströmung und die Grenzflächeneigenschaften einschließt. Erste Ergebnisse und Veröffentlichungen zeigen, dass die Drehkammer sehr gut für die Untersuchungen aufsteigender Blasen geeignet erscheint, und dass das theoretische Modell den Blasenaufstieg für reine und kontaminierte Stoffsystem ausgezeichnet wiedergibt.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen