Untersuchung der Stabilität und des Abtropfens von dünnen Flüssigkeitsfilmen auf geneigten Fasern

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Reinhold Kneer
• Fachliche Zuordnung: Chemische und Thermische Verfahrenstechnik ; Energieverfahrenstechnik
• Förderung: Förderung seit 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 541089365

Gravitationsgetriebene Filmströmungen treten in vielen technischen Anwendungen auf und fördern durch eine vergrößerte Oberfläche auftretende Wärme- und Stoffübertragungsprozesse. Bei suspendierten Filmströmungen auf der Unterseite eines Substrats oder entlang eines geneigten Zylinders kann auftretendes Abtropfen einen solchen Prozess negativ oder auch positiv beeinflussen. Deshalb ist die Verhinderung oder Förderung des Abtropfens je nach Anwendung von großer Bedeutung. Beispielsweise gewährleistet die Verhinderung des Abtropfens bei technischen Anwendungen einen gleichmäßigen Beschichtungsprozess oder kann auch - in einem weniger technischen Umfeld - das Einfangen von Wasser bei der Nebelernte in trockenen Regionen ermöglichen. Die vorhandene Literatur befasst sich ausgiebig mit der Filmentwicklung und den Transporteigenschaften auf geneigten/vertikalen ebenen Substraten und vertikalen Zylindern. Allerdings fehlen experimentelle und numerische Daten zu Filmströmungen auf geneigten Zylindern. Darüber hinaus sind keine theoretischen Analysen von Filmströmungen auf geneigten dünnen Zylindern (Objekte mit erheblicher Oberflächenkrümmung, z. B. Fasern) zu finden, was durch die nichtlineare und asymmetrische Natur des Problems erschwert wird. Daher zielt dieses Projekt darauf ab, die im vorangegangenen Projekt beobachteten Abtropfmechanismen in suspendierten Filmströmungen auf geneigten Fasern umfassend zu charakterisieren. Das Hauptziel ist die Bereitstellung eines detaillierten experimentellen Datensatzes für den Beginn des Abtropfens und die Schließung der Wissenslücke bei der Charakterisierung von Filmströmungen auf geneigten, gekrümmten Oberflächen. Dies soll durch die Entwicklung eines vereinfachten numerischen 3D-Modells, das durch vollständig aufgelöste numerische Simulationen und begleitende Experimente validiert wird, erfolgen. Aufgrund der Modellformulierung soll die Analyse bestehender Abtropfvorgänge mit reduzierten Rechenzeiten im Vergleich zu voll aufgelösten Simulationen erreicht werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Belgien, Niederlande
• Kooperationspartner: Professor Dr.-Ing. Wilko Rohlfs; Professor Dr. Benoit Scheid