Modellierung, Berechnung und Beurteilung des flüssig/flüssig-Strömungsmischens in T- und zickzack-förmigen Mikrokanälen mit und ohne chemische Reaktion in HInblick auf Mischeffezienz, Umsatz und Selektivität

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Das Mischen chemischer Spezies auf molekularer Ebene ist die notwendige Voraussetzung für den Ablauf chemischer Reaktionen. Durchmischung auf rnolekularer Ebene erfolgt durch das komplexe Zusammenspiel von Uansport- und Mischprozessen auf allen relevanten Längenskalen. Zur Zeit ist die Interaktion von meso- und mikroskopischen Mischprozessen für Flüssigkeiten in Strömungsmischern insbesondere bei realistischen Schmidt-Zahlen nur unzureichend verstanden. Das beantragte Forschungsvorhaben hat die Validierung und Weiterentwicklung bestehender Modelle auf der Basis direkter numerischer Simulationen der kontinuumsmechanischen Grundgleichungen zum Ziel. Diese Untersuchungen erfolgen an T- und Y-förmigen Strömungsmikromischern. Aufgrund der dabei relevanten Dimensionen findet die Vermischung ausschließlich auf der Meso- und Mikroskala statt, so dass bei der DNS mittels massiv paralleler Algorithmen eine Auflösung bis unterhalb der Kolmogorovschen Längenskala realisiert werden kann. Die numerische Umsetzung wird in Kooperation mit dem SFB 376 und dem Paderborn Center for Parallel Computing durchgeführt. Zur Validierung der Resultate dienen experimentelle Ergebnisse der Arbeitsgruppen Prof. Räbiger (IUV, Universität Bremen) und Prof. Woias (IMTEK, Universität Freiburg).