Transport and structure formation process in suspension shear flows in the vicinity of rigid walls

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In partikelbeladenen schleichenden Scherströmungen kommt es infolge der Rauhigkeit der Partikeln oder langreichweitiger Wechselwirkungen zu einer Diffusion parallel zu Scherraten-, Konzentrations- oder Viskositätsgradienten. Diese lässt sich aus einer geringfügigen Störung der in diesen Fällen asymmetrisch verlaufenden Partikeltrajektorien verstehen. Einen vergleichbaren Effekt erwarten wir in der Nähe fester Wände, da sich auch dort aufgrund des höheren hydrodynamischen Widerstandes in Wandnähe asymmetrische Trajektorien ausbilden. Daher bildet sich in Wandnähe eine teilchenverarmte strukturierte Zone mit einer deutlich verringerten Viskosität.Diese Vorgänge sollen einerseits mit experimentellen Methoden in dichteangepassten Systemen in Couette-Strömungen bei großen Deformationen beobachtet und andererseits auf dem Computer durch numerische Bestimmung des detaillierten Strömungsfeldes um die Partikeln und die Verfolgung der Partikeltrajektorien nachgebildet werden. Wir erwarten, dass wir durch den direkten Vergleich der Resultate dieser beiden Methoden das numerische Vorgehen verifizieren und gegebenenfalls verbessern können. Zusätzliche Detailinformation aus der Simulation wird die experimentellen Beobachtungen vorteilhaft ergänzen und damit eine verbesserte Modellierung des Wandschlupfes und der damit einhergehenden Strukturierungsphänomene ermöglichen.