Ein numerisches Model für den translatorischen und rotatorischen Impulstransfer von weichen deformierbaren Mikropartikeln in verdünnten Zweiphasenströmungen

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Paul Steinmann
• Fachliche Zuordnung: Mechanik ; Angewandte Mechanik, Statik und Dynamik ; Mechanische Verfahrenstechnik ; Strömungsmechanik
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 510050592

Das Hauptziel dieses Projekts ist die Erweiterung des in dem Vorgängerprojekt entwickelten numerischen Modells (starre Mikropartikel in verdünnt dispergierter Zweiphasenströmung unter Verwendung des Lagrange-Euler-Ansatzes) auf ein numerisches Modell für die Translations- und Rotationsimpulsübertragung von weichen verformbaren Mikropartikeln. Der erste Teil ist der Entwicklung eines direkten numerischen Simulationswerkzeugs (DNS) gewidmet, das die strömungsinduzierten Spannungsvektoren und die daraus resultierenden Kräfte und Momente, die auf ein weiches verformbares Partikel endlicher Abmessung wirken, gemeinsam mit der Partikelverformung lokal bestimmt. Darüber hinaus wird die Kopplung zwischen einem CFD-Löser für die Strömung auf globaler Ebene und der Lagrangschen Partikelverfolgung auf der Grundlage des neuartigen Punktpartikelansatzes für weiche verformbare Partikel hergestellt. Diese Kombination wird sowohl durch einen Online-Ansatz unter Verwendung der DNS-Ergebnisse als auch durch einen Offline-Ansatz, d.h. durch ein maschinell erlerntes (ML) Surrogatmodell, erreicht. In dem ML Rahmen wird eine große Datenbank mit strömungsinduzierten Kräften und Momenten für verschiedene Partikelformen, Ausrichtungen und Strömungsbedingungen erstellt. Diese erlaubt die Anwendung auf numerisch anspruchsvolle Strömungsprobleme mit hunderttausenden von weichen verformbaren Partikeln. Schließlich wird das abgeleitete Modell auf ein technologisch relevantes Beispiel einer verdünnen Mehrphasenströmung mit linsenförmigen Vesikeln angewendet.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen