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Title: Einfluss reibungsbehafteter Partikel-Wand- und Partikel-Partikel-Kollisionen auf die Large-Eddy Simulation disperser Mehrphasenströmungen
Language: German
Authors: Langfeldt, Felix
Issue Date: 24-Feb-2012
Abstract: 
Partikelbeladene wandgebundene turbulente Str¨omungen kommen in einer Vielzahl ingenieurm
¨aßiger Anwendungsf¨alle vor und das Interesse an der numerischen Simulation
solcher Str¨omungen wird in der Forschung und der Industrie immer gr¨oßer. Die dadurch
steigenden Anforderungen an die CFD-Codes machen eine m¨oglichst genaue, gleichzeitig
aber effiziente Behandlung der Tr¨agerstr¨omung (z. B. ¨uber eine Large-Eddy Simulation)
und der Partikel (z. B. ¨uber effiziente Partikelverfolgungs- bzw. Kollisionsalgorithmen)
erforderlich.
Die vorliegende Master-Thesis besch¨aftigt sich in diesem Kontext mit der Fragestellung,
welche Auswirkungen Reibungseffekte bei der Kollision von Partikeln mit W¨anden
oder anderen Partikeln haben und inwiefern die Rauheit der W¨ande die Partikel der
Mehrphasenstr¨omung beeinflusst. Dazu wurden im Zuge dieser Arbeit drei deterministische
Kollisionsmodelle f¨ur die Anwendung in Euler-Lagrange-Simulationen von partikelbeladenen
Str¨omungen entwickelt. Die ersten beiden Modelle dienen der Behandlung
von reibungsbehafteten Partikel-Wand- bzw. Partikel-Partikel-Kollisionen mit sph¨arischen
Partikeln und das dritte Modell der Ber¨ucksichtigung rauer W¨ande. Die Modelle
wurden in den hauseigenen Euler-Lagrange-Code LESOCC der Professur f¨ur Str¨omungsmechanik
an der Helmut-Schmidt-Universit¨at Hamburg implementiert und damit dann
zahlreiche Large-Eddy Simulationen f¨ur einen ausgew¨ahlten Testfall aus der Literatur
(ebene, horizontale Kanalstr¨omung) bei unterschiedlichen Massenbeladungen und verschiedenen
Modellierungsgraden durchgef¨uhrt. Die Simulationsergebnisse wurden ausgewertet
und auf den Einfluss sowie die Wichtigkeit der einzelnen Modelle hin analysiert.
Bei der Auswertung der Ergebnisse wurde festgestellt, dass die Rauheit der Kanalw
¨ande den mit Abstand gr¨oßten Einfluss auf die partikelbeladene Str¨omung hat. Eine
Vernachl¨assigung dieses Effektes f¨uhrte zu klaren Abweichungen von den Referenzdaten.
Die Reibungseffekte bei den Partikel-Wand- und Partikel-Partikel-Kollisionen spielten
im Vergleich dazu eine untergeordnete Rolle. Alles in allem f¨uhrte die Ber¨ucksichtigung
aller drei Modelle jedoch zu vielversprechenden Ergebnissen, die eine zum Teil hervorragende
Reproduktion der Referenzdaten lieferten und somit eine wesentliche Verbesserung
der Simulation von partikelbeladenen Str¨omungen mit LESOCC erzielten.
URI: https://reposit.haw-hamburg.de/handle/20.500.12738/5685
Institute: Department Fahrzeugtechnik und Flugzeugbau 
Type: Thesis
Thesis type: Master Thesis
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