Untersuchung von Mischungsvorgängen in Strahlmischern mit der Grobstruktursimulation unter Berücksichtigung von Wärmeübertragung und chemischer Reaktion

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Globalziel des Forschungsvorhabens ist die Untersuchung der Mischung in voll ausgebildeten turbulenten Rohrströmungen von Strahlmischern unter Berücksichtigung des Wärmeübergangs mit theoretischen und experimentellen Methoden und die Weiterentwicklung von Modellen bezüglich der Vorhersagegenauigkeit. Als Basis der numerischen Simulation wird die Grobstruktursimulation verwendet. Die Transportgleichungen für die Impuls-, Wärme- und Stofftransportvorgänge werden mit Hilfe einer Finite-Volumen-Methode, gekoppelt mit einem Smagorinsky-Ansatz mit dynamischer Bestimmung der Koeffizienten, gelöst. Im experimentellen Anteil des Projektes werden LDA, Heißfilmanemometrie und LIF-Messmethoden verwendet, um eine hohe Zeit- und Ortsauflösung zu erreichen und in den möglichst kleinskaligen Bereich vorzudringen, der sowohl für die Mikro- als auch für die Makromischung von besonderem Interesse ist. Die ermittelten Daten werden als Funktionen von geometrischen und strömungsmechanischen Parametern approximiert. Hierdurch werden wichtige praxis-orientierte Informationen gewonnen. Aus dem Vergleich der Messergebnisse mit den Simulationsergebnissen sollen detaillierte Rückschlüsse auf die Qualität der mathematischen Modelle gezogen werden. Die erworbenen Kenntnisse werden als Basis für weitere Arbeiten dienen, die sich insbesondere auf chemischen Prozesse während des Mischvorganges konzentrieren sollen.