Meinicke, Weise

Zur phänomenologischen Aufklärung der Strömungs- und Wärmetransportvorgänge in keramischen und metallischen Schwämme wird ein kombinierter Ansatz bestehend aus CFD-Simulation und entsprechenden experimentellen Untersuchungen verfolgt. Am Institut wird dazu u.a. gerade eine Versuchsanlage zur Messung von Wärmeübergangskoeffizienten bei der ein- und zweiphasigen Durchströmung, später auch beim Strömungssieden in Metallschwämmen konzipiert. Um die Erkenntnisse aus Simulation und Versuch füreinander nutzbar machen zu können, soll eine bestmögliche Kompatibilität beider Elemente sichergestellt werden.

Im Rahmen dieses Projekts soll daher zunächst ein erster CFD-Modellansatz zur Beschreibung des Wärmeübergangs in einer derartigen Messstrecke entwickelt werden. Dazu sollen in einem ersten Schritt die geplanten Geometrien von Messstrecke und Schwamm in sogenannten STL-Dateien abgebildet werden und mithilfe der CFD-Simulationssoftware OpenFOAM geeignet vernetzt werden. Darauf aufbauend soll ein sogenannter multiRegions-Ansatz entwickelt werden, welcher eine gekoppelte Modellierung der Strömung und des Wärmeübergangs vom durchströmenden Fluid an die Schwammoberfläche, sowie der Wärmeleitung in der festen Schwammmatrix und im Messstreckenmaterial selbst erlaubt. Erste Erkenntnisse der CFD-Simulation sollen im frühen Stadium der Messstrecken-Konzipierung zur Optimierung von deren geometrischer Gestalt, zur Festlegung geeigneter Temperaturmessstellen etc. genutzt werden. Andererseits wird auf diesem Weg sichergestellt, dass an der fertigen Messstrecke erhaltene experimentelle Ergebnisse – z.B. für den Wärmeübergangskoeffizienten – direkt mit entsprechenden Ergebnissen des CFD-Modells vergleichbar sind.