Methodenvergleich bei der Modellierung und Simulation von bewegten Grenzflächen und Nichtgleichgewichtsprozessen in Tropfen- und Filmsystemen

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Im Rahmen des Forschungsvorhabens soll ein Leitfaden mit Anwendungsstrategien zur Simulation von bewegten Grenzflächen in Flüssig-flüssig-Mehrphasenströmungen entwickelt werden. Für die beiden charakteristischen Problemklassen Tropfen- und Filmsysteme sollen Nichtgleichgewichtsprozesse unter Anwendung unterschiedlicher Methoden zur zeitabhängigen Verfolgung der Phasengrenzfläche modelliert und simuliert werden. Die Modelle sollen sukzessive den Stofftransport einer Übergangskomponente in einem ternären Flüssig-flüssig-System, die Reaktion einer Komponente an der Phasengrenzfläche, eine starke Grenzflächendeformation und letztendlich die dreidimensionale Darstellung der anfangs zweidimensional simulierten Prozesse mit einbeziehen. Die Berechnungen werden mit einem kommerziellen und einem nichtkommerziellen Computational Fluid Dynamics (CFD) - Softwarepaket durchgeführt. Ebenso wie die beiden CFD-Tools sollen verschiedene numerische Lösungsmethoden und Gitterstrukturen auf Anwendbarkeit, Konvergenzverhalten und die Qualität der erhaltenen Lösung hin analysiert und bewertet werden. Die Ergebnisse der umfassenden Untersuchungen werden in einem Leitfaden zusammengefasst, der Auswahlhilfen für die Simulation unterschiedlichster Flüssig-flüssig-Mehrphasensysteme mit bewegten Grenzflächen bietet. Das Projekt leistet damit eine abschließende Synthese durchgeführter Arbeiten im SPP 1105.