Untersuchungen auf verschiedenen Skalen zur erforderlichen Genauigkeit bei der Modellierung komplex geformter Partikel innerhalb der Diskreten Elemente Methode

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Ziel des beantragten Forschungsvorhabens ist es, das Verständnis zu den Wirkungen des Parameters Partikelgeometrie innerhalb der zeitorientierten Diskreten Elemente Methode (DEM) zu erweitern und zu verbessern. Für einfache Partikelformen, wie sie bei gezielter Herstellung in der industriellen oder pharmazeutischen Produktion oft anzutreffen sind, kann die DEM bereits heute experimentelle Untersuchungen zum makroskopischen Verhalten eines Partikelkollektivs ergänzen und zum Teil auch ersetzten. Haben die Partikel dagegen komplexe, statistisch verteilte geometrische Formen, wie sie häufig in der Energie- und Verfahrenstechnik anzutreffen sind, dann stellt sich die Frage nach der Qualität der geometrischen Abbildung von Einzelpartikeln, die mindestens notwendig ist, um eine quantitativ vorgegebene Genauigkeit bei der Simulation makroskopischer Eigenschaften eines daraus bestehenden Partikelkollektivs zu erreichen. Verschieden Methoden zur Abbildung von Einzelpartikelformen werden heute verwendet, jedoch ist eine systematische Untersuchung der erforderlichen Genauigkeit bei der geometrischen Abbildung der Einzelpartikel und ein Vergleich der Verfahren bisher kaum erfolgt. Ausgehend von Untersuchungen an Einzelpartikeln und an Partikelsystemen aus der Literatur, bei denen künstlich hergestellte, geometrisch genau definierte Partikel verwendet wurden, sollen korrespondierende numerische Simulationen durchgeführt werden. Aus den daraus resultierenden spezifischen Unterschieden sind dann Aussagen zur notwendigen Genauigkeit bei der Realisierung der Partikelform ableitbar.