Wechselwirkung zwischen Benetzung und Stofftransport an verfahrenstechnischen Oberflächen

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Stephan Kabelac
• Fachliche Zuordnung: Technische Thermodynamik
• Förderung: Förderung von 1999 bis 2005
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 5189386

Das Vorhaben hat zum Ziel, durch theoretische und numerische Ansätze die Konzentrationsprofile in den Phasengrenzvolumina von Fluiden zu berechnen und den Einfluß der Oberflächenenergie eines angrenzenden Festkörpers auf diese Profile zu untersuchen. Hierzu soll zunächst das Partialdichteprofil an einer ebenen fluiden Phasengrenze eines binären Gemisches im Gleichgewicht berechnet werden. Als Berechnungsgrundlage dient zum einen die Gradiententheorie nach Cahn und Hilliard im Verbund mit einer kubischen Zustandsgleichung, zum anderen die Dichtefunktionaltheorie im Verbund mit einem intermolekularen Wechselwirkungspotential. Durch Überlagerung mit einem Gradienten des chemischen Potentials soll ein Nichtgleichgewichtszustand betrachtet und die resultierenden Partialdichteprofile in Bezug auf den Stofftransport diskutiert werden. Eine Validierung des Nichtgleichgewicht-Modells erfolgt zum einen durch eine molekulardynamische Computersimulation, zum anderen durch den Vergleich mit den experimentellen Daten eines parallel laufenden Vorhabens an der TU Hamburg-Harburg zum Stofftransport und des Benetzungsverhalten am hängenden Tropfen und an Rieselfilmen. Im zweiten Teil dieses Vorhabens soll der Einfluß der Oberflächenenergie eines Festkörpers auf die Ausbildung der Profile in den Phasengrenzen der fluiden Systeme betrachtet werden. Dazu wird in Anlehnung an die erweiterte Potentialtheorie von Cahn ein externes Potential in dem großkanonischen Potentialfunktional des Fluides berücksichtigt. Die resultierenden dreidimensionalen Partialdichteprofile und die Grenzflächenspannungen sollen für den Gleichgewicht- wie auch für den Nichtgleichgewichtszustand berechnet werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen