Untersuchung und Modellierung der Wechselwirkungenvon Blasen im Blasenschwarm

Der Schwerpunkt des beantragten Forschungsvorhabens liegt in der Untersuchung und Modellierung der Wechselwirkung von Blasen in einem Schwarm. Es sollen die Teilprozesse hydrodynamische Wechselwirkung, Blasenkollision und -koaleszenz und Blasenzerfall betrachtet werden. Da für die Berechnung der Blasenströmung das Euler/Lagrange-Verfahren eingesetzt wird, kann eine sehr detaillierte Modellbildung vorgenommen werden. Die Modelle für Blasenkoaleszenz und -zerfall sollen im wesentlichen auf existierendem Wissen basieren. Zur Beurteilung und Validierung dieser beiden Modelle sind allerdings detaillierte Experimente in einer Doppelschlaufen-Apparatur erforderlich, mit der eine intensive Wechselwirkung zwischen Blasen realisiert werden kann. Die Strömung soll mit einem abbildenden PIV/PTV-Verfahren, welches in dem vorangegangenen Vorhaben entwickelt wurde, analysiert werden. Die Modellierung der hydrodynamischen Wechselwirkung zwischen Blasen in einem Schwarm erfordert die Untersuchung der Wechselwirkung zwischen zwei und mehr Blasen mit Hilfe direkter numerischer Simulationen, um daraus modifizierte Widerstandsbeiwerte ableiten zu können. Ebenso soll das Verhalten von polydispersen Blasenschwärmen durch die Anwendung direkter numerischer Simulationen analysiert werden. Um zusätzlich experimentelle Informationen über das Verhalten von Blasen-Clustern zu erhalten, sind Versuche in einer Laborblasensäule geplant, wobei eine zeitliche Verfolgung dieser Cluster realisiert werden soll.

Analysis and modelling of the interactions of bubbles in a bubble swarm

The priority of this research project is the analysis and the modelling of the interactions of bubbles in a bubble swarm. The partial prozecces of hydrodynamic interactions, bubble collision and ~ coalescence as well as bubble decay should be considered. Because the Euler/Lagrange approach is used for the calculation of the bubbly flow, a very detailed model development can be applied. The models for bubble coalescence and ~ decay should be based on existing knowledge. But, for the evaluation and validation of these two models detailed experiments in a double loop reactor, in which an intensive interaction between the bubbles could be realized, are necessary. The flow will be analysed with a picturing PIV/PTV method which was developed in the preceding project. The modelling of hydrodynamic interactions between bubbles in a swarm demand tests of the interactions between two and more bubbles using direct numerical simulations to obtain modified dragcoeffizients. Besides, the behaviour of polydisperse bubble swarms should be analysed using direct numerical simulations. Experiments in a labor bubble column are planned to obtain additinal experimental information about the behaviour of bubble clusters, whereas the clusters will be followed in time.