Untersuchungen und Modellierung des Verhaltens nicht-sphärischer Partikel in turbulenten Strömungen

Im Rahmen des vorgesehenen Forschungsvorhabens soll das Euler/Lagrange-Verfahren zur numerischen Berechnung partikel-beladener Strömungen auf die Berücksichtigung von nicht-sphärischen Partikeln erweitert werden. Dies beinhaltet, daß die Modelle zur Beschreibung der Partikelbewegung in der Turbulenz, der Berechnung von Wandkollisionen, als auch der Partikelkollisionen für nicht-sphärische Partikel modifiziert und erweitert werden müssen. Weiterhin gilt es zu prüfen, inwieweit die Strömung und besonders die Turbulenz durch die Partikelform modifiziert werden. Besonders bei bestimmten Partikelformen, wie z.B. Granulaten oder zylindrischen Partikeln, ist ein erheblicher Einfluß durch die Rotation zu erwarten. Partikelkollisionen sowie die Turbulenzbeeinflussung werden Gegenstand der zweiten Antragsperiode sein. Da in der Literatur nur wenige Informationen über das Verhalten nicht-sphärischer Partikel in turbulenten Strömungen vorliegen, ist im Rahmen des Vorhabens eine detaillierte experimentelle Analyse der relevanten Mikroprozesse (Partikelbewegung in der Turbulenz und Wandkollisionen) unerläßlich. Weiterhin sind experimentelle Daten zur Validierung der neuen Modelle erforderlich. Für die geplanten experimentellen Arbeiten stehen zwei Versuchsanlagen zur Verfügung. In einer vertikal aufwärts gerichteten Gitterturbulenz wird das Bewegungsverhalten verschiedener nicht-sphärischer Partikel in der Turbulenz untersucht. Die experimentellen Arbeiten in einem horizontalen Flachkanal sollen sich hauptsächlich auf die Analyse des Wandstoßvorgangs mittels cinematographischer PIV beschränken.