Meinicke

In diesem Projekt wird ein CFD-Modellierungsansatz zur Beschreibung von Hydrodynamik und Wärmetransport bei der ein- bzw. zweiphasigen Durchströmung poröser Systeme entwickelt. Als Beispielsystem dienen dabei keramische und metallische Schwammstrukturen, wozu am Institut bereits umfangreiche experimentelle Untersuchungen durchgeführt wurden. Diese experimentellen Daten (Druckverlust, Wärmeübergangskoeffizient, effektive Mehrphasen-Wärmeleitfähigkeiten, …) können zur Validierung des CFD-Modells genutzt werden. Der CFD-Ansatz basiert auf röntgentomografischen Strukturaufnahmen (sog. µCT-Scans) der Struktur und soll eine skalenaufgelöste Beschreibung der Wärme- und Impulstransportprozesse ermöglichen.

Im Rahmen dieses Teilprojekts soll unter Verwendung der Simulationssoftware OpenFOAM® ein bereits in Vorarbeiten entwickeltes Wärmetransportmodell weiterentwickelt werden. Der bisherige Ansatz beruht auf einer gekoppelten Berechnung des Wärmetransports im porösen Festkörper selbst und im durchströmenden Fluid (sog. multiRegions-Ansatz). Dieser Ansatz sowie die daraus gewonnenen Erkenntnisse sollen nun auf weitere Schwammgeometrien angewandt werden. Außerdem soll eine Validierung des gekoppelten Wärmetransports speziell anhand verfügbarer experimenteller Daten für den Fall eines ruhenden Fluids (sog. Zweiphasen-Ruhewärmeleitfähigkeit) vorgenommen werden. Schließlich sollen basierend auf hochauflösenden µCT-Scans eines Kooperationspartners (Auflösung im Bereich 3 µm) noch weitere mögliche Einflüsse (z.B. Rauigkeit und innere Porosität der Struktur) auf Hydrodynamik und Wärmetransport im porösen System untersucht werden.