Exploeration der Fluiddynamik von hochgeladenen dielektrischen Flüssigkeiten

• Antragsteller: Professor Dr. Steffen Hardt
• Fachliche Zuordnung: Strömungsmechanik
• Förderung: Förderung seit 2026
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 576560918

Dieser Antrag befasst sich mit der Einbringung von Ladungen in dielektrische Flüssigkeiten und deren anschließender Ausbreitung innerhalb der flüssigen Phase. Dielektrische Flüssigkeiten (im Gegensatz zu Elektrolyten wie Wasser) weisen eine sehr geringe Dichte an natürlichen Ladungen auf, weshalb Phänomene wie der elektroosmotische Fluss in dielektrischen Flüssigkeiten normalerweise nicht beobachtet werden. Im vorgeschlagenen Projekt wird eine Methode zur Einführung von Ladungen in dielektrische Flüssigkeiten implementiert, die das Prinzip des „immersed Elektrosprays“ nutzt, d. h. die Injektion geladener Tröpfchen eines Elektrolyten. Dies sollte die Einführung von Ladungsdichten ermöglichen, die größer sind als die für bestehende Methoden charakteristischen, was anhand von Experimenten bestätigt werden soll. Parameterstudien, bei denen die Betriebsparameter und die Arten der Flüssigkeiten variiert werden, sollen dabei helfen, optimale Konfigurationen für die Ladungsinjektion zu ermitteln. Darüber hinaus werden Experimente zu Tröpfchen-Wand-Wechselwirkungen und mit geladenen Flüssigkeitsjets durchgeführt. Der theoretische/numerische Teil des vorgeschlagenen Projekts zielt darauf ab, die Ausbreitung der suspendierten Ladungen innerhalb der Flüssigkeit zu untersuchen. Es werden zwei entsprechende Szenarien untersucht: Eine geladene Flüssigkeit, die einen Kanal vollständig ausfüllt, und ein geladener Flüssigkeitsjet, der von einer Mantelflussflüssigkeit umgeben ist. Das entsprechende numerische Modell basiert auf den gekoppelten Poisson-, Nernst-Planck- und Stokes-Gleichungen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen