Untersuchung des Aufstiegsverhaltens von Gasblasen in einer Flüssigkeit

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Gegenstand des beantragten Projektes sind die Direkte Numerische Simulation (DNS) von MFD-Zweiphasenströmungen (flüssig-gasförmig) und die Entwicklung von Modellen für die Grobstruktursimulation (LES) solcher Strömungen. Es werden Konfigurationen mit kleinem Gasgehalt betrachtet, bei denen die Gasphase in Form einzelner dispers verteilter Blasen vorliegt. Die Eigenschaften der Phasengrenzfläche können, bei elektrisch leitfähigen Flüssigkeiten, durch Magnetfelder gezielt beeinflusst werden. Die DNS werden auf Experimente aus dem SFB 609, Teilprojekt A3, für Gasblasen in Flüssigmetall abgestützt. Ziel ist es, detaillierte Strömungsdaten für Einzelblasen zu gewinnen, die zur genaueren Analyse der Experimente herangezogen werden können. Blasenform und Steiggeschwindigkeit sollen mittels Magnetfeldern kontrolliert beeinflusst werden. Zur Darstellung der Gasblasen kommt eine Level-Set-Methode zur Anwendung. Das Geschwindigkeitsfeld wird mit einer Finite-Differenzen-Diskretisierung hoher Ordnung mit diskret erfüllten Erhaltungseigenschaften berechnet. Ein entsprechendes Computerprogramm mit diesem Verfahren steht zur Verfügung, das um (i) variable Dichte, (ii) eine Partikel-Level-Set-Methode, (iii) den Magnetfeldeinfluss erweitert werden muss. Punkte (i) und (ii) sind zum gegenwärtigen Zeitpunkt nahezu abgeschlossen. Aufbauend auf den vorgesehenen DNS sollen Feinstrukturmodelle basierend auf approximativer Dekonvolution entwickelt und, auf DNS Daten gestützt, analysiert werden.