Modeling and numerical calculation of three-phase flow with the Euler/Lagrange approach

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Im Rahmen des beantragten Forschungsvorhabens soll das Euler/Lagrange-Verfahren für die Berechnung dreiphasiger Gas-FlüssigFeststoff-Systeme erweitert werden. Dieses Vorhaben soll in enger Zusammenarbeit mit Professor Hempel (Braunschweig) und Professor Räbiger (Bremen) bearbeitet werden. Um industrierelevante Gas- und Feststoffgehalte berechnen zu können, ist es zunächst erforderlich, die effektive Fluiddichte in den Erhaltungsgleichungen der Fluidphase einzuführen. Weiterhin ist es unerläßlich, das Konvergenzverhalten des Euler/Lagrange-Verfahrens zu verbessern, um effiziente Berechnungen für hohe Dispersphasenanteile zu ermöglichen. Eine wesentliche Zielsetzung des Vorhabens ist die Modellierung der Wechselwirkung zwischen den beiden dispersen Phasen (Impulstransfer). Dies soll zunächst in integraler Weise durch modifizierte Widerstandsbeiwerte, wie sie aus der Literatur bekannt sind, erfolgen. Ein zweiter Ansatz soll auf der Kollision zwischen den Phasen basieren, welche mit Hilfe eines stochastischen Kollisionsmodells beschrieben werden sollen. Die Modellierung der Wechselwirkung soll schließlich anhand der detaillierten Experimente der Arbeitsgruppe von Professor Räbiger verbessert und validiert werden. Weiterhin sollen die Euler/Lagrange-Berechnungen genutzt werden, um die Integralmodelle zu verfeinern, welche schließlich in einem Euler/Euler-Modell der Arbeitsgruppe von Professor Hempel implementiert werden. Das auf Dreiphasensysteme weiter entwickelte Euler/Lagrange-Verfahren wird dann auf die Berechnung von Treibstrahlreaktoren und AirliftReaktoren angewendet, um hier einen detaillierten Einblick in die Hydrodynamik zu ermöglichen. Aus den Arbeitsgruppen von Professor Räbiger und Professor Hempel liegen für diese Apparate umfangreiche experimentelle Untersuchungen zur Validierung der Berechnungen vor.