Berechnung von Strömung und Wärmeübertragung in der Mikrostruktur fester keramischer Schwämme

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Der Transport von Wärme in festen Schwämmen ist sowohl von der Mikrostruktur des Festkörpermaterials als auch von den Materialeigenschaften des Festkörpers und der Gasphase abhängig. Dies gilt insbesondere bei hohen, für Verbrennungsvorgänge relevanten Temperaturen (T>1000K), da hier zusätzlich zur Wärmeleitung durch Festkörper und Gasphase und zur Konvektion auch ein hoher Anteil des Wärmetransports durch Strahlung erfolgt. Die Separation der physikalischen Effekte Wärmeleitung (Festkörper), Wärmeleitung (Gasphase), Wärmübergang Gasphase zum Festkörper und Strahlung von Festkörper zu Festkörper ist durch experimentelle Untersuchungen aufgrund der sehr begrenzten Zugänglichkeit nur sehr schwer möglich. Im beantragten Teilprojekt soll daher unter Zuhilfenahme der mit Computertomografie gemessenen Geometriedaten von Schwämmen numerische Simulationen (CFD) der Wärmeübertragung durchgeführt werden. Dabei wird sowohl Konvektion und Wärmeleitung aber auch der Wärmeübergang und insbesondere die Wärmestrahlung auf Basis von „Monte Carlo“ Simulationen detailliert beschrieben. Ziel ist die Beschreibung des Gesamtphänomens durch eine effektive Wärmeleitfähigkeit.