SPP 1141:  Analyse, Modellbildung und Berechnung von Strömungsmischern mit und ohne chemische Reaktionen

• Fachliche Zuordnung: Wärmetechnik/Verfahrenstechnik ; Wärmetechnik/Verfahrenstechnik
• Förderung: Förderung von 2002 bis 2008
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 5471746

Strömungsmischer dienen dazu, in flüssigen und gasförmigen Stoffen eine möglichst gleichmäßige Verteilung der Komponenten im molekularen Maßstab zu erreichen. Ziel des Forschungsprogramms ist es, die dabei ablaufenden Transportvorgänge mit und ohne Berücksichtigung gleichzeitig ablaufender chemischer Reaktionen zu berechnen. Hierbei sollen die verschiedenen Zeit- und Ortsskalen, auf denen die Vermischungs- und Reaktionsvorgänge ablaufen, anhand geeigneter Experimente beobachtet und aus den Ergebnissen neuartige Modelle hergeleitet werden, um die Vorhersage der Transport- und Umwandlungsvorgänge auf theoretischem Wege zu ermöglichen. Gegenstand der Untersuchungen sind Strömungsmischer wie z.B. Strahlmischer, statische Mischer, Mikromischer sowie Rührbehälter, wobei nur einphasige (gasförmige oder flüssige) Stoffsysteme betrachtet werden. Die flüssigen Stoffsysteme können sowohl newtonsches als auch nichtnewtonsches Fließverhalten zeigen.Es werden Messmethoden, die berührungslos oder ohne wesentliche Beeinflussung der Geschwindigkeits-, Temperatur- und Konzentrationsfelder einsetzbar sind, neu oder weiter entwickelt. Die eingesetzten Sensoren können die instationären Felder mit der notwendigen Skalengenauigkeit zeitlich und räumlich auflösen. Es schließt sich die Analyse bekannter experimenteller Ergebnisse mit dem Ziel der verfeinerten Modellbildung für die Vorhersage der Konzentrations- und Geschwindigkeitsfelder in Strömungsmischern an. Darauf aufbauend werden analytische und numerische Berechnungsverfahren entwickelt, die in der Lage sind, Konzentrations- und Geschwindigkeitsfelder mit der erforderlichen Orts- und Zeitauflösung abzubilden.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme

Projekte

• Charakterisierung und Intensivierung des Mikromischens zur Nanopartikelfällung (Antragsteller Peukert, Wolfgang )
• Digitale Echtzeit-Holographie zur Messung von Geschwindigkeits- und Konzentrationsfeldern in Strömungsmischern (Antragsteller Sattelmayer, Thomas )
• Direkte, Large-Eddy- und Filtered-Density-Funktion- Simulation des Mikromischers (Antragsteller Manhart, Michael )
• Direkte numerische Simulation, Analyse und Modellierung der Vermischung eines runden Freistrahls in einer ebenen Querströmung (Antragsteller Bockhorn, Henning )
• Dreidimensionale Visualisierung von Wirbelstrukturen bei der turbulenten Vermischung mit Hilfe von PIV und LIF (Antragsteller Sommerfeld, Martin )
• Experimentelle und theoretische Untersuchungen in T-förmigen Mikromischern zur Bestimmung von Stofftransportvorgängen bei der flüssig/flüssig-Mikromischung (Verbundprojekt "Vermischung in Mikroreaktoren") (Antragsteller Woias, Peter )
• - Koordinatorfonds - (Antragsteller Mewes, Dieter )
• Mischungsoptimierung von Strahlmischern mit Hilfe der Grobstruktursimulation (Antragsteller Sadiki, Amsini )
• Modellgestützte experimentelle Analyse und Modellierung der Mikrovermischung in Mikroreaktoren (Antragsteller Räbiger, Norbert )
• 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 (Antragsteller Bothe, Dieter )
• Modellierung und Validierung von Verbundwahrscheinlichkeitsdichtefunktionen der skalaren Feinstruktur bei turbulenter Mischung (Antragsteller Polifke, Ph.D., Wolfgang )
• Numerische Simulation statischer Strömungsmischer mit experimenteller Validierung (Antragsteller Thévenin, Dominique ;  Wittum, Gabriel )
• Numerische Simulation statischer Strömungsmischer mit experimenteller Validierung (Antragsteller Thévenin, Dominique )
• Untersuchung der Vermischung einphasiger fluider Gemische in einer Jet-in Crossflow-Anordnung mittels laserdiagnostischer Verfahren (Antragsteller Suntz, Rainer )
• Untersuchung von Mischungsvorgängen in Strahlmischern mit der Grobstruktursimulation unter Berücksichtigung von Wärmeübertragung und chemischer Reaktion (Antragsteller Hassel, Egon )
• Untersuchung von Zeit- und Längenskalen von Konvektion und Diffusion in konvektiven Mikromischern mit mischungskontrollierten chemischen Reaktionen (Antragsteller Woias, Peter )
• Vermischung im Taylor-Couette Reaktor - Einfluss der Viskositätsunterschiede auf die Mischzeiten (Antragsteller Kind, Matthias )
• Visualisieren des Mikro- und Makromischens mit Hilfe zweier fluoreszierender und chemisch reagierender Farbstoffe (Antragstellerin Glasmacher, Birgit )
• Zeitaufgelöste Bestimmung von Konzentrationen in Strömungsmischern mittels der Mehrlinien-Ramanspektroskopie (Antragsteller Lucas, Klaus )

• Sprecher: Professor Dr.-Ing. Dieter Mewes