ALE-FEM für Zweiphasenströmungen mit Surfactants

Numerische Berechnungen von Zweiphasenströmungen mit oberflächenaktiven Substanzen (Surfactants) sind sehr gefragt in verschiedenen wissenschaftlichen und technischen Anwendungen. Die Anwesenheit der Surfactants erhöht die Komplexität, der ohnehin schon herausfordernden Berechnung der Zweiphasenströmung. Surfactants verändern die Strömungsdynamik deutlich durch eine Senkung der Oberflächenspannung an der Grenzfläche. Darüber hinaus ist die Konzentration von Surfactants an der Grenzschicht oft nicht homogen wodurch Marangoni Kräfte induziert werden. Zusätzlich finden, im Falle von löslichen Surfactants, Adsorption und Desorption an der Grenzschicht und zwischen den Bulkphasen statt. Das Ziel dieses Projektes ist die Analyse und Implementierung von ALE-Finite-Elemente basierte Diskretisierung für die robuste und akurate Simulation von Zweiphasenströmungen mit löslichen und unlöslichen Surfactants im dreidimensionalen Fall.

ALE-FEM for two-phase flows with Surfactants

Numerical computation of two-phase flows with surface active agents (surfactants) are highly demanded
in several scientific and engineering applications. Apart from the other challenges associated with the
computation of two-phase flows, the presence of surfactants increases the complexity. Surfactants alter
the flow dynamics significantly by lowering the surface tension on the interface. Moreover, the concentration
of surfactants along the interface is often not uniform, and thus Marangoni forces are induced.
Adsorption and desorption of surfactants between the interface and the bulk phase may take place in
the case of soluble surfactants.
The goal of this project is the analysis and implementation of ALE-Finite element based discretization
for the robust and accurate simulation of two-phase flows with soluble and
insoluble surfactants in the three dimensional case.