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TRR 75:  Tropfendynamische Prozesse unter extremen Umgebungsbedingungen

Fachliche Zuordnung Wärmetechnik/Verfahrenstechnik
Chemie
Informatik, System- und Elektrotechnik
Mathematik
Förderung Förderung von 2010 bis 2021
Projektkennung Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 84292822
 
Erstellungsjahr 2022

Zusammenfassung der Projektergebnisse

Tropfen spielen in vielen Bereichen der Natur und der Technik eine zentrale Rolle. Hierbei laufen viele dieser Prozesse unter extremen Umgebungsbedingungen ab. Das können z.B. sehr hohe oder niedrige Temperaturen oder der Einfluss starker elektrischer Felder sein. Viele dieser tropfendynamischen Prozesse, die unter extremen Umgebungsbedingungen ablaufen, werden bereits heute in technischen Systemen vielfach angewandt, obwohl noch eklatante Lücken im grundlegenden Verständnis der Vorgänge bestehen. Basierend auf dieser Ausgangslage wurde der SFB-TRR 75 in 2010 als ein transregionaler Sonderforschungsbereich zwischen der Universität Stuttgart und der Technischen Universität Darmstadt begonnen. Das erklärte Ziel des SFB-TRR 75 war es, ein vertieftes, detailliertes physikalisches Verständnis von Prozessen mit Tropfen unter extremen Umgebungsbedingungen zu gewinnen. Darauf basierend wurden Wege zur analytischen und numerischen Beschreibung solcher Prozesse aufgezeigt und umgesetzt. Genauere Vorhersagen zum Ablauf der Vorgänge und das bessere Verständnis der auftretenden elementaren Prozesse ermöglichten hierbei eine Verbesserung der Vorhersage von größeren Systemen. Die gewonnenen Erkenntnisse wurden hierbei exemplarisch auf ausgewählte Systeme angewandt. Vergleiche der Vorhersagen mit dem tatsächlichen Verhalten der Systeme dienten hierbei der fortlaufenden, kritischen Überprüfung aller Ergebnisse der Untersuchungen. Um dem breiten Spektrum der auftretenden Prozesse Rechnung zu tragen, war der SFB-TRR 75 in drei Projektbereiche (PB) unterteilt: • Projektbereich A: Methodische Grundlagen • Projektbereich B: Freie Tropfen • Projektbereich C: Tropfen mit Wandinteraktion. Im PB-A wurden die benötigten Grundlagen für die Projekte zur Verfügung gestellt und weiterentwickelt. Dies waren sowohl physikalische, mathematische und numerische Grundlagen als auch Methoden zur Visualisierung und die Bereitstellung von Stoffdaten, die für viele Teilprojekte benötigt wurden. Im PB-B werden Tropfen ohne Wandkontakt untersucht. Dies erstreckt sich von stark unterkühlten Tropfen in Wolken über Tropfen in kryogenen Raketenbrennkammern bis hin zu Tropfen- und Spraysystemen in der Nähe des kritischen Punktes. Im PB-C wurde schließlich die Interaktion von Tropfen und Sprays mit einer festen Wand für verschiedene Prozesse untersucht. Hierbei wurden Transportvorgänge bei der Tropfen-Wand- Interaktion mit Phasenübergang flüssig/dampfförmig und flüssig/fest und unter der Einwirkung von starken elektrischen Feldern detailliert untersucht. Über den Weg der Betrachtung von Einzeltropfen (erste Förderphase) und kleinen Tropfengruppen (zweite Förderphase) hat sich der SFB-TRR 75 in der dritten Förderperiode immer stärker in Richtung komplexer Systeme, wie sie auch durch die Leitbeispiele vorgegeben sind orientiert. Hierbei wurden jedoch die Grundlagen weiterhin untersucht. Damit war der SFB-TRR 75 in der Lage während seiner Laufzeit einen beträchtlichen Beitrag zu der betrachteten Thematik zu liefern, was u.a. durch eine große Anzahl von hochkarätigen Publikationen belegt wird. Die einzigartigen experimentellen Daten und validierte numerische Werkzeuge stehen nun bereit, um komplexe Prozesse von Tropfen unter extremen Umgebungsbedingungen viel besser berechnen und vorhersagen zu können.

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

 
 

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