Mechanistic modeling of restructuring behavior of colloidal aggregates in shear flows

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Aufgrund starker kohesiver Kräfte zwischen Prim¨arpartikeln bilden sich in kolloiden Suspensionen oft größere Aggregate. Die Struktur solcher Aggregate ist in ruhenden Fluiden gut verstanden. Unter Prozessbedingungen sind solche Aggregate aufgrund der Strömungsverhältnisse jedoch meist Scherkräften ausgesetzt, welche die Struktur der Aggregate signifikant beeinflussen. In der ersten Projektphase wurden verschiedene Simulationstechniken (rigorose fluiddynamische Simulation (CFD), Diskrete Element Methode (DEM)) genutzt und weiterentwickelt, um den Einfluss einer Scherströmung auf die Aggregatstruktur zu untersuchen. Um im Rahmen der DEM Simulationen unrealistische Ergebnisse zu vermeiden, wurde ein neues Modell für tangentiale Kräfte zwischen gebundenen kolloidalen Partikeln entwickelt. In der kommenden Förderperiode sollen die die entwickelten Modelle und Methoden verbessert und validiert werden. Zusätzlich sollen die Erkenntnisse genutzt werden, um Restrukturierungsraten für eine makroskopische Populationsbilanzmodellierung vorherzusagen. Letztendliches Ziel des Projektes ist es, die Größe und die Struktur kolloidaler Aggregate durch eine geeignet gewählte hydrodynamische Umgebung einstellen zu können.