Lattice-Boltzmann Simulationen partikelbeladener Strömungen

Für eine korrekte Beschreibung des makroskopischen Verhaltens von Agglomeraten in Fluiden muss die Partikelumströmung akkurat berücksichtigt werden. Dabei muss sowohl die von einem äußeren Kraftfeld erzwungene, gerichtete Partikelbewegung (verantwortlich für, z. B., Sedimentation und Trennung), sowie die chaotische Partikelbewegung wegen turbulenter Schwankungen in entsprechenden Lattice-Boltzmann (LB) Simulationen beschrieben werden. Die Rückwirkung der Partikel auf die Entwicklung der turbulenten Strömungsstrukturen ist ebenfalls für das Verhalten des Gesamtsystems von essentieller Bedeutung . Sowohl die lokalen Turbulenzeigenschaften wie auch das makroskopische Verhalten der Strömung können durch Veränderungen in der Grenzschicht unter Zugabe von Kleinstmengen an Partikeln wesentlich verändert werden, wenn diese besondere morphologische Eigenschaften aufweisen. Daher soll ebenfalls mittels LB und Experimente untersucht werden, wie nicht-sphärische Partikel die Entwicklung turbulenter Strukturen beeinflussen können.

Lattice-Boltzmann simulations of particulate flows

In oder to describe properly the macroscopic behavior of agglomerates in a fluid, the flow around each particle must be represented accurately. For this purpose, both organized motion induced by long-range forces (responsible, for instance, for sedimentation and separation) as well as the chaotic motion induced by turbulence must be taken into account in Lattice-Boltzmann (LB) simulations. The flow modifications induced by the particles are also essential to describe the whole system with sufficient accuracy. Local turbulent properties in the boundary layer but also global behavior at system level might be modified with addition of very small particle quantities with specific morphological properties. This will be investigated thanks to LB simulations and experiments, in which non-spherical particles will be added, then tracking modifications of the resulting turbulent features.