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Dissertations / Theses on the topic 'Mehrphasenströmung'
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1
Fleder, Sebastian [Verfasser]. "Mehrphasenströmung von Gas-Wasser-Gemischen und instationäre Vorgänge bei Kavitation in Seitenkanalpumpen / Sebastian Fleder." Aachen : Shaker, 2017. http://d-nb.info/1138179337/34.
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2
Winartomo, Bondan H. [Verfasser]. "Untersuchung der Strömungsverhältnisse von Kernsandmischungen und Modellierung von Mehrphasenströmung beim Kernschießprozess / Bondan H Winartomo." Aachen : Shaker, 2007. http://d-nb.info/1170527922/34.
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3
Zippe, Cornelius, Dieter Baldauf, Michael Christen, Jürgen Fietz, Uwe Hampel, Gotthard Will, Jochen Zschau, Dietrich Hoppe, and Horst-Michael Prasser. "Tomographisches Messverfahren für die Gasverteilung in einer Axialpumpe bei Zweiphasenbetrieb." Forschungszentrum Dresden, 2010. http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bsz:d120-qucosa-29584.
Full textAbstract:
Bei einer Vielzahl von natürlichen und technischen Strömungsvorgängen besteht das strömende Medium aus mehreren Phasen. Bei der Förderung derartiger Medien mit Kreiselpumpen führen bislang nicht genügend bekannte Vorgänge bei bestimmten Betriebsbedingungen zu einer starken Verringerung der Förderleistung und einem Anstieg des Leistungsbedarfs. Bei der Förderung von gasbeladenen Flüssigkeiten kann ein zu hoher Gasanteil zum vollständigen Zusammenbruch der Förderung führen. Zusätzlich führt die erosive Wirkung von Kavitation zu einer starken Minderung der Lebensdauer der Pumpe. Diese Arbeit beschreibt ein neuartiges Verfahren, das es erstmals gestattet, die Methode der Gamma-Tomographie zur Bestimmung der örtlichen Phasenverteilung innerhalb von rotierenden Pumpenläufern und ähnlichen Bauteilen anzuwenden. Dabei wird eine Zeitauflösung von ca. 100 µs erreicht, mit der die Gasverteilung wesentlich genauer als bisher erfaßt werden kann. Mit dem Tomographen wurden die Vorgänge innerhalb des Läufers einer Axialpumpe bei Förderung eines Luft-Wasser-Gemischs visualisiert. Es wird gezeigt, wie sich die Änderung äußerer Strömungsparameter und die Variation des Arbeitspunktes auf die räumliche Phasenverteilung innerhalb des Läufers auswirkt.
4
Zippe, Cornelius, Dieter Baldauf, Michael Christen, Jürgen Fietz, Uwe Hampel, Gotthard Will, Jochen Zschau, Dietrich Hoppe, and Horst-Michael Prasser. "Tomographisches Messverfahren für die Gasverteilung in einer Axialpumpe bei Zweiphasenbetrieb." Forschungszentrum Rossendorf, 2001. https://hzdr.qucosa.de/id/qucosa%3A21785.
Full textAbstract:
Bei einer Vielzahl von natürlichen und technischen Strömungsvorgängen besteht das strömende Medium aus mehreren Phasen. Bei der Förderung derartiger Medien mit Kreiselpumpen führen bislang nicht genügend bekannte Vorgänge bei bestimmten Betriebsbedingungen zu einer starken Verringerung der Förderleistung und einem Anstieg des Leistungsbedarfs. Bei der Förderung von gasbeladenen Flüssigkeiten kann ein zu hoher Gasanteil zum vollständigen Zusammenbruch der Förderung führen. Zusätzlich führt die erosive Wirkung von Kavitation zu einer starken Minderung der Lebensdauer der Pumpe. Diese Arbeit beschreibt ein neuartiges Verfahren, das es erstmals gestattet, die Methode der Gamma-Tomographie zur Bestimmung der örtlichen Phasenverteilung innerhalb von rotierenden Pumpenläufern und ähnlichen Bauteilen anzuwenden. Dabei wird eine Zeitauflösung von ca. 100 µs erreicht, mit der die Gasverteilung wesentlich genauer als bisher erfaßt werden kann. Mit dem Tomographen wurden die Vorgänge innerhalb des Läufers einer Axialpumpe bei Förderung eines Luft-Wasser-Gemischs visualisiert. Es wird gezeigt, wie sich die Änderung äußerer Strömungsparameter und die Variation des Arbeitspunktes auf die räumliche Phasenverteilung innerhalb des Läufers auswirkt.
5
Reichmann, Sven [Verfasser], M. [Akademischer Betreuer] Amro, M. [Gutachter] Amro, and L. [Gutachter] Ganzer. "Einfluss akustischer Wellen auf Mehrphasenströmung in porösen Medien : Entwicklung eines EOR-Verfahrens / Sven Reichmann ; Gutachter: M. Amro, L. Ganzer ; Betreuer: M. Amro." Freiberg : Technische Universität Bergakademie Freiberg, 2018. http://d-nb.info/1226100309/34.
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6
Middendorf, Jörg. "Zur Beschreibung des kapillaren Flüssigkeitstransportes in Papier." Doctoral thesis, Universitätsbibliothek Chemnitz, 2000. http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bsz:ch1-200000639.
Full textAbstract:
In Offsetdruckanlagen wird neben der Druckfarbe
eine im wesentlichen aus Wasser bestehende
Flüssigkeit, sog. Feuchtmittel, auf das Papier
übertragen. Diese Feuchtigkeit verbleibt nicht an
der Oberfläche des Bedruckstoffes, sondern dringt
unter der Wirkung von Kapillarkräften in den
Kernbereich der porösen Struktur ein.
Der zeitliche Verlauf dieses kapillaren
Transportvorganges übt insofern einen entscheidenden
Einfluß auf die Druckqualität aus, als eine
schnelle Entfeuchtung der Oberflächenzone die Voraussetzung
für eine vollständige Farbannahme beim sukzessiven
mehrfarbigen Bedrucken darstellt. Darüber hinaus
hängen feuchtigkeitsbedingte Änderungen des für
die Gesamtstruktur maßgeblichen Deformationsverhaltens
von der Geschwindigkeit ab, mit welcher sich die
Flüssigkeit über den Querschnitt verteilt.
In dieser Arbeit wird auf der Grundlage einer
mischungstheoretischen Axiomatik ein Modell
zur Beschreibung des kapillaren Flüssigkeitstransportes
in Papier vorgeschlagen, dessen Homogenisierungsgrad
einerseits den wesentlichen Einflüssen des
Porenraumes auf das Transportverhalten Rechnung
trägt, andererseits Einzelheiten nur soweit
einbezieht, als sie sich einer Identifikation
erschließen.
Ein wesentliches Merkmal des strukturübergreifend
formulierten Ansatzes besteht in der Einführung von
Volumenanteilen für die Konstituierenden des als
Mehrphasenkörper betrachteten teilgesättigten
porösen Mediums. In Bezug auf die Formulierung
eines makroskopischen Bewegungsgesetzes für den
teilgesättigten Flüssigkeitstransport sowie hinsichtlich
der Annahmen, welche die konstitutiven Beziehungen
betreffen, wird auf den MUSKATschen Ansatz zurückgegriffen,
wie er sich auf den Gebieten der Hydrologie bzw.
der Bodenphysik bewährt hat.
Mit der Vernachlässigbarkeit des
Schwerkrafteinflusses sowie der Annahme einer
kompressionsfreien Verdrängung der im Porenraum
enthaltenen Luft ergeben sich gegenüber einem
allgemeinen Zweiphasentransportproblem Vereinfachungen
in der mathematischen Beschreibung: Die von der
Luftströmung entkoppelte Betrachtung der
Flüssigkeitsbewegung mündet in eine Transportgleichung
vom Typ einer nichtlinearen Wärmeleitungsgleichung.
Zur Lösung dieser parabolischen Differentialgleichung
für das Anfangs-Randwert-Problem, wie es den
obengenannten Ausbreitungsvorgang beschreibt,
wurde das Heat-Transfer-Tool des kommerziellen
Finite-Element-Programms MARC eingesetzt.
Auf der Grundlage experimentell ermittelter
Porengrößenverteilungsdichten gelang eine
näherungsweise Bestimmung der Transportkoeffizienten
sowie der konstitutiven Beziehungen.
7
von, Beyer Markus [Verfasser], Hannsjörg [Akademischer Betreuer] Freund, and Hannsjörg [Gutachter] Freund. "Hydrodynamische Charakterisierung der Mehrphasenströmung in additiv gefertigten periodisch offenzelligen Strukturen: Optionen zur Prozessintensivierung in einer Hydrodesulfurierungsanlage / Markus von Beyer ; Gutachter: Hannsjörg Freund ; Betreuer: Hannsjörg Freund." Erlangen : Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU), 2019. http://d-nb.info/1189908905/34.
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8
Da, Silva Marco Jose. "Impedance Sensors for Fast Multiphase Flow Measurement and Imaging." Doctoral thesis, Saechsische Landesbibliothek- Staats- und Universitaetsbibliothek Dresden, 2008. http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bsz:14-ds-1228836406821-31677.
Full textAbstract:
Multiphase flow denotes the simultaneous flow of two or more physically distinct and immiscible substances and it can be widely found in several engineering applications, for instance, power generation, chemical engineering and crude oil extraction and processing. In many of those applications, multiphase flows determine safety and efficiency aspects of processes and plants where they occur. Therefore, the measurement and imaging of multiphase flows has received much attention in recent years, largely driven by a need of many industry branches to accurately quantify, predict and control the flow of multiphase mixtures. Moreover, multiphase flow measurements also form the basis in which models and simulations can be developed and validated. In this work, the use of electrical impedance techniques for multiphase flow measurement has been investigated. Three different impedance sensor systems to quantify and monitor multiphase flows have been developed, implemented and metrologically evaluated. The first one is a complex permittivity needle probe which can detect the phases of a multiphase flow at its probe tip by simultaneous measurement of the electrical conductivity and permittivity at up to 20 kHz repetition rate. Two-dimensional images of the phase distribution in pipe cross section can be obtained by the newly developed capacitance wire-mesh sensor. The sensor is able to discriminate fluids with different relative permittivity (dielectric constant) values in a multiphase flow and achieves frame frequencies of up to 10 000 frames per second. The third sensor introduced in this thesis is a planar array sensor which can be employed to visualize fluid distributions along the surface of objects and near-wall flows. The planar sensor can be mounted onto the wall of pipes or vessels and thus has a minimal influence on the flow. It can be operated by a conductivity-based as well as permittivity-based electronics at imaging speeds of up to 10 000 frames/s. All three sensor modalities have been employed in different flow applications which are discussed in this thesis. The main contribution of this research work to the field of multiphase flow measurement technology is therefore the development, characterization and application of new sensors based on electrical impedance measurement. All sensors present high-speed capability and two of them allow for imaging phase fraction distributions. The sensors are furthermore very robust and can thus easily be employed in a number of multiphase flow applications in research and industry.
9
Ma, Tian, Thomas Ziegenhein, Dirk Lucas, Eckhard Krepper, and Jochen Fröhlich. "Large Eddy Simulations for Dispersed bubbly Flows." Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf, 2014. http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bsz:d120-qucosa-156259.
Full textAbstract:
In this paper we present detailed Euler-Euler Large Eddy Simulations (LES) of dispersed bubbly flow in a rectangular bubble column. The motivation of this study is to investigate potential of this approach for the prediction of bubbly flows, in terms of mean quantities. The set of physical models describing the momentum exchange between the phases was chosen according to previous experiences of the authors. Experimental data, Euler-Lagrange LES and unsteady Euler-Euler Reynolds-Averaged Navier-Stokes model are used for comparison. It was found that the presented modelling combination provides good agreement with experimental data for the mean flow and liquid velocity fluctuations.
The energy spectrum made from the resolved velocity from Euler-Euler LES is presented and discussed.
10
Frank, Thomas. "Parallele Algorithmen für die numerische Simulation dreidimensionaler, disperser Mehrphasenströmungen und deren Anwendung in der Verfahrenstechnik." Universitätsbibliothek Chemnitz, 2002. http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bsz:ch1-200201013.
Full textAbstract:
Many fluid flow processes in nature and technology are characterized by the presence and coexistence of two ore more phases. These two- or multiphase flows are furthermore characterized by a greater complexity of possible flow phenomena and phase interactions then in single phase flows and therefore the numerical simulation of these multiphase flows is usually demanding a much higher numerical effort. The presented work summarizes the research and development work of the author and his research group on "Numerical Methods for Multiphase Flows" at the University of Technology, Chemnitz over the last years. This work was focussed on the development and application of numerical approaches for the prediction of disperse fluid-particle flows in the field of fluid mechanics and process technology. A main part of the work presented here is concerned with the modelling of different physical phenomena in fluid-particle flows under the paradigm of the Lagrangian treatment of the particle motion in the fluid. The Eulerian-Lagrangian approach has proved to be an especially well suited numerical approach for the simulation of disperse multiphase flows. On the other hand its application requires a large amount of (parallel) computational power and other computational ressources. The models described in this work give a mathematical description of the relevant forces and momentum acting on a single spherical particle in the fluid flow field, the particle-wall interaction and the particle erosion to the wall. Further models has been derived in order to take into account the influence of particle-particle collisions on the particle motion as well as the interaction of the fluid flow turbulence with the particle motion. For all these models the state-of-the-art from literature is comprehensively discussed. The main field of interest of the work presented here is in the area of development, implementation, investigation and comparative evaluation of parallelization methods for the Eulerian-Lagrangian approach for the simulation of disperse multiphase flows. Most of the priorly existing work of other authors is based on shared-memory approaches, quasi-serial or static domain decomposition approaches. These parallelization methods are mostly limited in theire applicability and scalability to parallel computer architectures with a limited degree of parallelism (a few number of very powerfull compute nodes) and to more or less homogeneous multiphase flows with uniform particle concentration distribution and minor complexity of phase interactions. This work now presents a novel parallelization method developed by the author, realizing a dynamic load balancing for the Lagrangian approach (DDD - Dynamic Domain Decomposition) and therefore leading to a substantial decrease in total computation time necessary for multiphase flow computations with the Eulerian-Lagrangian approach. Finally, the developed and entirely parallelized Eulerian-Lagrangian approach MISTRAL/PartFlow-3D offers the opportunity of efficient investigation of disperse multiphase flows with higher concentrations of the disperse phase and the resulting strong phase interaction phenomena (four-way coupling)Viele der in Natur und Technik ablaufenden Strömungsvorgänge sind durch die Koexistenz zweier oder mehrerer Phasen gekennzeichnet. Diese sogenannten Zwei- oder Mehrphasensysteme zeichnen sich durch ein hohes Maß an Komplexität aus und erfordern oft einen sehr hohen rechentechnischen Aufwand zu deren numerischer Simulation. Die vorliegende Arbeit faßt langjährige Forschungs- und Entwicklungsarbeiten des Autors und seiner Forschungsgruppe "Numerische Methoden für Mehrphasenströmungen" an der TU Chemnitz zusammen, die sich mit der Entwicklung und Anwendung numerischer Berechnungsverfahren für disperse Fluid-Partikel-Strömungen auf dem Gebiet der Strömungs- und Verfahrenstechnik befassen. Ein wesentlicher Teil der Arbeit befaßt sich mit der Modellierung unterschiedlicher physikalischer Phänomene in Fluid-Partikel-Strömungen unter dem Paradigma der Lagrange'schen Betrachtungsweise der Partikelbewegung. Das Euler-Lagrange-Verfahren hat sich als besonders geeignetes Berechnungsverfahren für die numerische Simulation disperser Mehrphasenströmungen erwiesen, stellt jedoch in seiner Anwendung auch höchste Anforderungen an die Ressourcen der verwendeten (parallelen) Rechnerarchitekturen. Die näher ausgeführten mathematisch-physikalischen Modelle liefern eine Beschreibung der auf eine kugelförmige Einzelpartikel im Strömungsfeld wirkenden Kräfte und Momente, der Partikel-Wand-Wechselwirkung und der Partikelerosion. Weitere Teilmodelle dienen der Berücksichtigung von Partikel-Partikel-Stoßvorgängen und der Wechselwirkung zwischen Fluidturbulenz und Partikelbewegung. Der Schwerpunkt dieser Arbeit liegt im Weiteren in der Entwicklung, Untersuchung und vergleichenden Bewertung von Parallelisierungsverfahren für das Euler-Lagrange-Verfahren zur Berechnung von dispersen Mehrphasenströmungen. Zuvor von anderen Autoren entwickelte Parallelisierungsmethoden für das Lagrange'sche Berechnungsverfahren basieren im Wesentlichen auf Shared-Memory-Ansätzen, Quasi-Seriellen Verfahren oder statischer Gebietszerlegung (SDD) und sind somit in ihrer Einsetzbarkeit und Skalierbarkeit auf Rechnerarchitekturen mit relativ geringer Parallelität und auf weitgehend homogene Mehrphasenströmungen mit geringer Komplexität der Phasenwechselwirkungen beschränkt. In dieser Arbeit wird eine vom Autor entwickelte, neuartige Parallelisierungsmethode vorgestellt, die eine dynamische Lastverteilung für das Lagrange-Verfahren ermöglicht (DDD - Dynamic Domain Decomposition) und mit deren Hilfe eine deutliche Reduzierung der Gesamtausführungszeiten einer Mehrphasenströmungsberechnung mit dem Euler-Lagrange-Verfahren möglich ist. Im Ergebnis steht mit dem vom Autor und seiner Forschungsgruppe entwickelten vollständig parallelisierten Euler-Lagrange-Verfahren MISTRAL/PartFlow-3D ein numerisches Berechnungsverfahren zur Verfügung, mit dem disperse Mehrphasenströmungen mit höheren Konzentrationen der dispersen Phase und daraus resultierenden starken Phasenwechselwirkungen (Vier-Wege-Kopplung) effektiv untersucht werden können
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Ziegenhein, Thomas, and Dirk Lucas. "On sampling bias in multiphase flows: Particle image velocimetry in bubbly flows." Helmholtz-Zentrum Dresden - Rossendorf, 2016. http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bsz:d120-qucosa-197551.
Full textAbstract:
Measuring the liquid velocity and turbulence parameters in multiphase flows is a challenging task. In general, measurements based on optical methods are hindered by the presence of the gas phase. In the present work, it is shown that this leads to a sampling bias. Here, particle image velocimetry (PIV) is used to measure the liquid velocity and turbulence in a bubble column for different gas volume flow rates. As a result, passing bubbles lead to a significant sampling bias, which is evaluated by the mean liquid velocity and Reynolds stress tensor components. To overcome the sampling bias a window averaging procedure that waits a time depending on the locally distributed velocity information (hold processor) is derived. The procedure is demonstrated for an analytical test function. The PIV results obtained with the hold processor are reasonable for all values. By using the new procedure, reliable liquid velocity measurements in bubbly flows, which are vitally needed for CFD validation and modeling, are possible. In addition, the findings are general and can be applied to other flow situations and measuring techniques.
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Xu, Wenjie. "Investigation of Gas Migration in saturated Argillaceous Rock." Doctoral thesis, Saechsische Landesbibliothek- Staats- und Universitaetsbibliothek Dresden, 2014. http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bsz:14-qucosa-132511.
Full textAbstract:
Gas migration in saturated argillaceous rock is studied in this work. Dependent on the pressure level the gas transport process is controlled by different mechanisms. Gas injection tests have been carried to investigate the gas transport process in low permeable argillaceous rock. We focus on the Opalinus Clay, which has been widely researched and is important for searching possible host rock of the radioactive waste disposal. Gas injection tests at different scales (laboratory, in-situ borehole and in-situ tunnel test) are intensively investigated in this work. The measurements of the tests are analysed and interpreted with numerical modelling method.
A coupled multi-phase flow and mechanical model has been developed and implemented in the scientific computed codes OpenGeoSys (OGS). In the applied numerical model the relationship between capillary pressure and water saturation degree is described with van Genuchten model. The Darcy’s law is used for the phase flux, and the relative permeability of both water and gas phase is considered. The deformation process is calculated with elastic perfect-plastic model. The anisotropic hydraulic and mechanic behaviours of the Opalinus Clay are involved in the numerical model. The hydraulic anisotropy is controlled by the permeability tensor. The elastic deformation process is modelled by generalized Hooke’s law. The plastic behaviour is calculated with return mapping algorithm, and the anisotropy is considered with a so called microstructure tensor method. The permeability change during the gas injection is described using pressure dependent or deformation dependent approach. With considering the permeability evolution the measured data can be in the numerical model quantitatively represented, and test observations can be interpreted.
Under laboratory condition it can be determined that the specimen permeability is reduced during compression. The significant permeability increase takes places when the gas injection pressure higher than the confining pressure. By the in-situ tests damage zone can be generated due to the drilling of boreholes and tunnel. The highly permeable areas dominate the hydraulic process. Fluid flows through the damaged zone into the not sealed section, e.g. the seismic observation boreholes by the in-situ borehole tests and the section out of the megapacker by the in-situ tunnel tests.
In this work, the two phase flow controlled and pathway dilatancy controlled gas migration mechanisms are successfully simulated. The developed numerical model can be used to investigate the gas injection tests at different scales and conditions.
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Schlüter, Michael [Verfasser]. "Skalenübergreifende Transportprozesse in Mehrphasenströmungen / Michael Schlüter." Aachen : Shaker, 2011. http://d-nb.info/1070150444/34.
Full text
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Tollkötter, Alexander [Verfasser]. "Mikrostrukturierte Baukastensysteme für Mehrphasenströmungen / Alexander Tollkötter." München : Verlag Dr. Hut, 2016. http://d-nb.info/1106592395/34.
Full text
15
Schneider, Clemens. "Experimentelle Untersuchungen zum Blasensieden bei unterkühlten Strömungen." Doctoral thesis, Saechsische Landesbibliothek- Staats- und Universitaetsbibliothek Dresden, 2015. http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bsz:14-qucosa-185332.
Full textAbstract:
Die vorliegende Dissertationsschrift beinhaltet die Ergebnisse der Untersuchung von loka-len und globalen Prozessen der Wärmeübertragung beim unterkühlten Strömungssieden. Sie ist an der Schnittstelle zwischen Reaktorsicherheitsforschung und der experimentellen Thermofluiddynamik für Phasenübergänge einzuordnen.
In technischen Anwendungen zur effizienten Übertragung großer Wärmemengen spielt der Prozess des Siedens eine wichtige Rolle. Dieser Vorgang bewirkt einen starken Anstieg des Wärmetransportes von der beizten Wand an das Fluid bei vergleichsweise geringem Anstieg der Wandtemperatur. Der maximal übertragbare Wärmestrom beim Sieden wird begrenzt durch die sogenannte kritische Wärmestromdichte, deren Überschreitung zum thermomechanischen Versagen der beheizten Komponente führen kann.
Aufgrund der Komplexität dieser Prozesse ist es trotz intensiver Arbeiten in den letzten Jahrzehnten noch nicht gelungen, diese Vorgänge detailliert zu modellieren. Eine Weiter-entwicklung der Modelle zur realistischen Beschreibung des unterkühlten Strömungssie-dens erfordert neuartige Untersuchungen, welche eine genaue Klassifizierung der partiellen Wärmeübergänge des Blasensiedens ermöglichen.
Die Analyse partieller Wärmetransportgrößen beim unterkühlten Strömungssieden sowie der Einfluss variierender thermohydraulischer Randbedingungen ist Schwerpunkt dieser Arbeit. In der entwickelten Versuchsanlage erfolgt die Erfassung der Siedevorgänge bei Strömungsgeschwindigkeiten von 0,1 – 2 m/s und Eintrittstemperaturen von 60 - 98 °C.
Mit Hilfe empfindlicher Temperaturmessungen in einem elektrisch beheizten Kapillarrohr innerhalb des Strömungskanals werden die globalen Vorgänge beim Übergang von Kon-vektion zum Sieden erfasst. Durch eine modellbasierte Bestimmung der Oberflächentem-peratur lassen sich Phänomene nachweisen, welche bisher weitestgehend unbeachtet ge-blieben sind. Die transparente Versuchsstrecke ermöglicht eine Erfassung der lokalen Sie-devorgänge mit optisch und zeitlich hochauflösenden Messverfahren. Durch die Entwick-lung neuer Algorithmen der digitalen Bildverarbeitung wurde eine umfangreiche, kenngrö-ßenorientierte Auswertung der in großem Umfang entstandenen Datenmengen realisiert.
Der Einsatz transparenter und elektrisch leitfähiger Beschichtungen ermöglicht die mikro-skopische Erfassung des Blasenwachstums in weiten thermohydraulischen Parameterberei-chen. Mit erweiterten Bildverarbeitungsalgorithmen erfolgt die detaillierte und dynamische Bewertung des Blasenwachstumsverhaltens. Die statistische Auswertung der Verläufe er-möglicht die Ableitung eines Blasenwachstumsmodells für unterkühltes Strömungssieden.
In einer weiteren Versuchsanordnung werden die lokalen Wärmetransportvorgänge bei der Ablösung quasistatisch gewachsener Blasen mit Hilfe der Infrarot-Thermographie be-stimmt. Dadurch können erstmalig die aus der lokalen Abkühlung der beheizten Oberfläche durch Blasenablösung resultierenden Wärmeströme unter Vernachlässigung der Bla-senbildung experimentell quantifiziert werden. Weiterhin können die bisher theoretisch beschriebenen Driftströmungen beim Aufstieg der Blase experimentell nachgewiesen wer-den. Die ermittelten Größen und Zusammenhänge tragen zur Weiterentwicklung und zum Abbau von Unsicherheiten bei der Modellierung von Wärmetransportvorgängen beim unterkühlten Strömungssieden bei.
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Stölting, Eckhard [Verfasser]. "Euler/Lagrange Modellierung reagierender Mehrphasenströmungen / Eckhard Stölting." Aachen : Shaker, 2003. http://d-nb.info/1179040392/34.
Full text
17
Küllmer, Knut [Verfasser]. "Pseudopotentialbasierte Lattice-Boltzmann-Verfahren für Mehrphasenströmungen / Knut Küllmer." Siegen : Universitätsbibliothek der Universität Siegen, 2019. http://d-nb.info/1193252199/34.
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18
Schwarz, Stephan. "An immersed boundary method for particles and bubbles in magnetohydrodynamic flows." Doctoral thesis, Saechsische Landesbibliothek- Staats- und Universitaetsbibliothek Dresden, 2014. http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bsz:14-qucosa-142500.
Full textAbstract:
This thesis presents a numerical method for the phase-resolving simulation of rigid particles and deformable bubbles in viscous, magnetohydrodynamic flows. The presented approach features solid robustness and high numerical efficiency. The implementation is three-dimensional and fully parallel suiting the needs of modern high-performance computing.
In addition to the steps towards magnetohydrodynamics, the thesis covers method development with respect to the immersed boundary method which can be summarized in simple words by From rigid spherical particles to deformable bubbles. The development comprises the extension of an existing immersed boundary method to non-spherical particles and very low particle-to-fluid density ratios. A detailed study is dedicated to the complex interaction of particle shape, wake and particle dynamics.
Furthermore, the representation of deformable bubble shapes, i.e. the coupling of the bubble shape to the fluid loads, is accounted for. The topic of bubble interaction is surveyed including bubble collision and coalescence and a new coalescence model is introduced.
The thesis contains applications of the method to simulations of the rise of a single bubble and a bubble chain in liquid metal with and without magnetic field highlighting the major effects of the field on the bubble dynamics and the flow field. The effect of bubble coalescence is quantified for two closely adjacent bubble chains.
A framework for large-scale simulations with many bubbles is provided to study complex multiphase phenomena like bubble-turbulence interaction in an efficient manner.
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Landwehr, Frank [Verfasser]. "Entwicklung eines Lichtleiterverfahrens zur Charakterisierung von Mehrphasenströmungen / Frank Landwehr." Aachen : Shaker, 2005. http://d-nb.info/1186578521/34.
Full text
20
Synek, Benjamin. "Simulation reaktiver Mehrphasenströmungen mit einer Momentenmethode und tabellierter Chemie." Phd thesis, tuprints, 2018. https://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/7608/1/Dissertation.pdf.
Full textAbstract:
Vor dem Hintergrund des Inkrafttretens strengerer Emissionsgesetze, sowie der Entwicklung neuer Triebwerkstechnologien besteht ein hohes Interesse am Einsatz numerischer Simulationen zur Auslegung und Optimierung von Verbrennungsprozessen. Die angewendeten Modelle beinhalten Ansätze zur Beschreibung der komplexen physikalischen Phänomene wie z.B. dem Zerfall des Brennstoffstrahls, der Dispersion der Tropfen, der Interaktion der Tropfen mit der Gasphase, sowie der Massen- und Wärmetransfermechanismen. Ausgehend von der Beschreibung der Gemischbildung können für reaktive Konfigurationen somit Aussagen über die Verbrennung, bzw. deren Effizienz, sowie die Schadstoffbildung gemacht werden.
Aufgrund des hohen numerischen Aufwands sind detaillierte Betrachtungsweisen sehr aufwendig und derzeit noch nicht kommerziell anwendbar. Numerische Modelle zur Beschreibung von Spray-Simulationen basieren daher zumeist auf Verteilungsfunktionen, die zeitliche und räumliche Veränderung der Verteilungsfunktion wird mit einer kinetischen Boltzmann-Gleichung beschrieben. Zur Lösung dieser Gleichung stehen zwei Ansätze zur Verfügung: Stochastische Lagrange und Euler-basierte Momentenmethoden. Stochastische Lagrange-Methoden beinhalten hierbei zwar eine akkurate Beschreibung der auftretenden physikalischen Phänomene, der zu erwartende Rechenaufwand und die optimale Parallelisierung sind jedoch bisher herausfordernde Fragestellungen. Momentenmethoden stellen eine effiziente Alternative dar und bieten Vorteile hinsichtlich der effizienten Parallelisierung, sowie der Kopplung der Phasen.
Im Rahmen dieser Arbeit wird ein hybrider Ansatz angewendet, der eine quadraturbasierte Momentenmethode, die DQMoM (Direct Quadrature method of Moments), mit einer sektionalen Formulierung der Verteilungsfunktion kombiniert. Der Ansatz basiert hierbei auf einer Aufteilung der Verteilungsfunktion auf Basis eines operator-splitting-Ansatzes in einen physikalischen und phasenbasierten Raum mit der entsprechenden separaten Betrachtung der auftretenden Phänomene. Zur Beschreibung der Massen- und Wärmetransfermechanismen innerhalb der Sektionen wird die EMSM-Methode (Eulerian Multi-Size Moment), sowie ein realistisches Gleichgewichtsmodell von Abramzon und Sirignano angewendet.
Sobald ein zünd- und brennbares Gemisch aus Oxidator und verdampftem Brennstoff vorliegt, finden chemische Reaktionen statt. Zur numerischen Lösung der chemischen Reaktionen stehen drei grundlegende, unterschiedlich komplexe Ansätzen zur Auswahl. Diese Ansätze basieren auf der Lösung weniger globaler Gleichungen, der Lösung mit Zugriff auf vorab tabellierte, chemische Reaktionen und deren Zwischenreaktionen, sowie der Lösung einer Vielzahl detaillierter Reaktionsgleichungen.
Bei einer detaillierten Betrachtung wird für jede vorkommende Spezies eine Transportgleichung aufgestellt, die Lösung dieser Mechanismen ist somit sehr rechenzeitaufwendig. Die Lösung weniger globaler Gleichungen wiederum deckt viele Aspekte von Interesse nicht ab - aus diesem Grund werden oftmals tabellierte Ansätze angewendet. Die Reaktionsmechanismen werden dabei in Tabellen abgespeichert, auf die mithilfe der sog. Kontrollvariablen während der Simulation zugegriffen wird. Die Erzeugung der Tabellen erfolgt im Vorfeld der eigentlichen Simulation und basiert auf dem Ansatz, dass eine sich ausbreitende Flamme anhand einer Vielzahl kleiner, eindimensionaler Flammen dargestellt werden kann. Die Interaktion zwischen turbulenten Strukturen und chemischen Reaktionen wird mit Wahrscheinlichkeitsdichtefunktionen realisiert.
Die Validierung der Kopplung erfolgt im Rahmen eines polydispersen, reaktiven Sprays. Die erzielten numerischen Resultate werden mit experimentellen Resultaten von drei ausgewählten Konfigurationen des sog. Sydney-Spray-Brenners für flüssige Brennstoffe unter atmosphärischen Umgebungsbedingungen verglichen.
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Wernke, Ralf [Verfasser]. "Reaktive Mehrphasenströmungen in porösen Medien mit bimodaler Porenradienverteilung / Ralf Wernke." Aachen : Shaker, 2006. http://d-nb.info/1170528473/34.
Full text
22
Mallach, Malte [Verfasser]. "Ultra-breitbandiges Mikrowellentomografie-System zur Untersuchung von Mehrphasenströmungen / Malte Mallach." München : Verlag Dr. Hut, 2020. http://d-nb.info/1219476854/34.
Full text
23
Schmeyer, Ellen [Verfasser]. "Numerische Verfahren zur Simulation von Mehrphasenströmungen mittels Populationsbilanzen / Ellen Schmeyer." Berlin : Freie Universität Berlin, 2014. http://d-nb.info/1047336642/34.
Full text
24
Richter, Andreas. "Simulation des Wärme- und Stofftransports in Partialoxidationsprozessen." Doctoral thesis, Technische Universitaet Bergakademie Freiberg Universitaetsbibliothek "Georgius Agricola", 2018. http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bsz:105-qucosa-235058.
Full textAbstract:
Die vorliegende Habilitationsschrift stellt den erreichten Stand der CFD-basierten Modellierung ein- und mehrphasiger Hochtemperaturprozesse dar. Die hierzu vorgelegten Arbeiten umfassen die Hochdruck-Partialoxidation von Erdgas, die Vergasung fester Einsatzstoffe in einem endothermen Flugstromreaktor und in einem mehrstufigen Wirbelschichtprozess sowie die Synthesegasaufbereitung in einem neuen Quenchreaktor. Der Forschungsschwerpunkt reicht dabei von der Entwicklung neuer Korrelationen zur Beschreibung der Strömungskräfte und des Wärmeübergangs basierend auf partikelaufgelösten Rechenmodellen über die Modellierung der thermochemischen Konversion reaktiver Einzelpartikel bis hin zur Berechnung und Optimierung unterschiedlicher HochtemperaturreaktorenThis habilitation thesis discusses the state of the art for the CFD modeling of single-phase and multi-phase high-temperature processes. The presented publications comprise the high-pressure partial oxidation of natural gas, the gasification of solid fuels in entrained-flow gasifiers and multi-stage fluidized-bed gasifier as well as the syngas treatment in a new quench reactor. The scientific approach covers the development of new correlations for flow forces and heat transfer based on particle-resolved numerical models, the modeling of the thermochemical conversion of reactive single particles, and the calculation and optimization of different high-temperature processes
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Gevers, Martin [Verfasser]. "Systemkonzepte für die elektrische Impedanztomografie zur schnellen Messung an Mehrphasenströmungen / Martin Gevers." München : Verlag Dr. Hut, 2017. http://d-nb.info/1126295833/34.
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26
Prasser, Horst-Michael. "3. Workshop "Meßtechnik für stationäre und transiente Mehrphasenströmungen", 14. Oktober 1999 in Rossendorf." Forschungszentrum Dresden, 2010. http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bsz:d120-qucosa-30118.
Full textAbstract:
Am 14. Oktober 1999 wurde in Rossendorf die dritte Veranstaltung in einer Serie von Workshops über Meßtechnik für stationäre und transiente Mehrphasenströmungen durchgeführt. Dieses Jahr kann auf auf 11 interessante Vorträge zurückgeblickt werden. Besonders hervorzuheben sind die beiden Hauptvorträge, die von Herrn Professor Hetsroni aus Haifa und Herrn Dr. Sengpiel aus Karlsruhe gehalten wurden. Erneut lag ein wichtiger Schwerpunkt auf Meßverfahren, die räumliche Verteilungen von Phasenanteilen und Geschwindigkeiten sowie die Größe von Partikeln bzw. Blasen der dispersen Phase zugänglich machen. So wurde über einen dreidimensional arbeitenden Röntgentomographen, ein Verfahren zur Messung von Geschwindigkeitsprofilen mit Gittersensoren und eine Methode zur simultanen Messung von Blasengrößen sowie Feldern von Gas- und Flüssigkeitsgeschwindigkeit mit einer optischen Partikelverfolgungstechnik vorgetragen. Daneben wurden interessante Entwicklungen auf dem Gebiet der lokalen Sonden vorgestellt, wie z.B. eine Elektrodiffusionssonde. Neue meßtechnische Ansätze waren ebenfalls vertreten; hervorzuheben ist der Versuch, die Methode der optischen Tomographie für die Untersuchung von Zweiphasenströmungen nutzbar zu machen. Der Tagungsband enthält die folgenden Beiträge: S. John, R. Wilfer, N. Räbiger, Universität Bremen, Messung hydrodynamischer Parameter in Mehrphasenströmungen bei hohen Dispersphasengehalten mit Hilfe der Elektrodiffusionsmeßtechnik E. Krepper, A. Aszodi, Forschungszentrum Rossendorf, Temperatur- und Dampfgehaltsverteilungen bei Sieden in seitlich beheizten Tanks D. Hoppe, Forschungszentrum Rossendorf, Ein akustisches Resonanzverfahren zur Klassifizierung von Füllständen W. Sengpiel, V. Heinzel, M. Simon, Forschungszentrum Karlsruhe, Messungen der Eigenschaften von kontinuierlicher und disperser Phase in Luft-Wasser-Blasenströmungen R. Eschrich, VDI, Die Probestromentnahme zur Bestimmung der dispersen Phase einer Zweiphasenströmung U. Hampel, TU Dresden, Optische Tomographie O. Borchers, C. Busch, G. Eigenberger, Universität Stuttgart, Analyse der Hydrodynamik in Blasenströmungen mit einer Bildverarbeitungsmethode C. Zippe, Forschungszentrum Rossendorf, Beobachtung der Wechselwirkung von Blasen mit Gittersensoren mit einer Hochgeschwindigkeits-Videokamera H.-M. Prasser, Forschungszentrum Rossendorf, Geschwindigkeits- und Durchflußmessung mit Gittersensoren
27
Prasser, Horst-Michael. "Workshop Meßtechnik für stationäre und transiente Mehrphasenströmungen, 24.-25. September 1998 in Rossendorf." Forschungszentrum Dresden, 2010. http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bsz:d120-qucosa-30489.
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28
Prasser, Horst-Michael. "Workshop "Meßtechnik für stationäre und transiente Mehrphasenströmungen" , 6.-7. November 1997 in Rossendorf." Forschungszentrum Dresden, 2010. http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bsz:d120-qucosa-30883.
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Groh, Bernd [Verfasser], Johannes [Akademischer Betreuer] Janicka, and Peter [Akademischer Betreuer] Stephan. "Grobstruktursimulation turbulenter Mehrphasenströmungen mit und ohne Phasenübergang / Bernd Groh ; Johannes Janicka, Peter Stephan." Darmstadt : Universitäts- und Landesbibliothek Darmstadt, 2018. http://d-nb.info/1156462088/34.
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Meier, Markus [Verfasser]. "CFD-Modellierung und Simulation von Hydrodynamik und biochemischen Prozessen in Mehrphasenströmungen / Markus Meier." München : Verlag Dr. Hut, 2015. http://d-nb.info/1074063600/34.
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Prasser, Horst-Michael. "3. Workshop "Meßtechnik für stationäre und transiente Mehrphasenströmungen", 14. Oktober 1999 in Rossendorf." Forschungszentrum Rossendorf, 1999. https://hzdr.qucosa.de/id/qucosa%3A21838.
Full textAbstract:
Am 14. Oktober 1999 wurde in Rossendorf die dritte Veranstaltung in einer Serie von Workshops über Meßtechnik für stationäre und transiente Mehrphasenströmungen durchgeführt. Dieses Jahr kann auf auf 11 interessante Vorträge zurückgeblickt werden. Besonders hervorzuheben sind die beiden Hauptvorträge, die von Herrn Professor Hetsroni aus Haifa und Herrn Dr. Sengpiel aus Karlsruhe gehalten wurden. Erneut lag ein wichtiger Schwerpunkt auf Meßverfahren, die räumliche Verteilungen von Phasenanteilen und Geschwindigkeiten sowie die Größe von Partikeln bzw. Blasen der dispersen Phase zugänglich machen. So wurde über einen dreidimensional arbeitenden Röntgentomographen, ein Verfahren zur Messung von Geschwindigkeitsprofilen mit Gittersensoren und eine Methode zur simultanen Messung von Blasengrößen sowie Feldern von Gas- und Flüssigkeitsgeschwindigkeit mit einer optischen Partikelverfolgungstechnik vorgetragen. Daneben wurden interessante Entwicklungen auf dem Gebiet der lokalen Sonden vorgestellt, wie z.B. eine Elektrodiffusionssonde. Neue meßtechnische Ansätze waren ebenfalls vertreten; hervorzuheben ist der Versuch, die Methode der optischen Tomographie für die Untersuchung von Zweiphasenströmungen nutzbar zu machen. Der Tagungsband enthält die folgenden Beiträge: S. John, R. Wilfer, N. Räbiger, Universität Bremen, Messung hydrodynamischer Parameter in Mehrphasenströmungen bei hohen Dispersphasengehalten mit Hilfe der Elektrodiffusionsmeßtechnik E. Krepper, A. Aszodi, Forschungszentrum Rossendorf, Temperatur- und Dampfgehaltsverteilungen bei Sieden in seitlich beheizten Tanks D. Hoppe, Forschungszentrum Rossendorf, Ein akustisches Resonanzverfahren zur Klassifizierung von Füllständen W. Sengpiel, V. Heinzel, M. Simon, Forschungszentrum Karlsruhe, Messungen der Eigenschaften von kontinuierlicher und disperser Phase in Luft-Wasser-Blasenströmungen R. Eschrich, VDI, Die Probestromentnahme zur Bestimmung der dispersen Phase einer Zweiphasenströmung U. Hampel, TU Dresden, Optische Tomographie O. Borchers, C. Busch, G. Eigenberger, Universität Stuttgart, Analyse der Hydrodynamik in Blasenströmungen mit einer Bildverarbeitungsmethode C. Zippe, Forschungszentrum Rossendorf, Beobachtung der Wechselwirkung von Blasen mit Gittersensoren mit einer Hochgeschwindigkeits-Videokamera H.-M. Prasser, Forschungszentrum Rossendorf, Geschwindigkeits- und Durchflußmessung mit Gittersensoren
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Prasser, Horst-Michael. "Workshop Meßtechnik für stationäre und transiente Mehrphasenströmungen, 24.-25. September 1998 in Rossendorf." Forschungszentrum Rossendorf, 1998. https://hzdr.qucosa.de/id/qucosa%3A21875.
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Prasser, Horst-Michael. "Workshop "Meßtechnik für stationäre und transiente Mehrphasenströmungen" , 6.-7. November 1997 in Rossendorf." Forschungszentrum Rossendorf, 1997. https://hzdr.qucosa.de/id/qucosa%3A21915.
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34
Wein, Michael. "Numerische Simulation von kritischen und nahkritischen Zweiphasenströmungen mit thermischen und fluiddynamischen Nichtgleichgewichtseffekten." Doctoral thesis, Saechsische Landesbibliothek- Staats- und Universitaetsbibliothek Dresden, 2002. http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:swb:14-1019560825000-18727.
Full textAbstract:
Es wurde ein neues Zweifluidmodell entwickelt, um Nichtgleichgewichtseffekte in kritischen und nahkritischen Ein-komponenten-Zweiphasenströmungen von anfänglich unter-kühlten oder siedenden Fluiden durch Rohre und Düsen zu untersuchen. Das vorgeschlagene Sechs-Gleichungsmodell besteht aus den phasenbezogenen Erhaltungsgleichungen für Masse und Impuls, der Bilanzgleichung für die thermische Energie der flüssigen Phase sowie einer zusätzlichen Transport-gleichung für die volumetrische Blasenanzahl. Zur Lösung des Systems aus partiellen Differentialgleichungen wird ein semi-implizites Finite-Differenzen-Zeitschrittverfahren angewendet. Die Schließung des Gleichungssystems wird durch Einbindung thermodynamischer Beziehungen und konstitutiver Gleichungen, die den strömungsformabhängigen Impuls-, Wärme- und Stofftransport beschreiben, erreicht. Für Strömungssysteme mit spontaner Entspannungsverdampfung aus dem rein flüssigen Zustand (Flashing) werden verschiedene Keimbildungsmodelle eingesetzt, die den Anfangszustand der verzögerten Dampfbildung beschreiben. Auf diese Weise werden thermodynamische Nichtgleichgewichtszustände als Folge von Zuständen mit für die Aktivierung von Keimstellen benötigtem Energieüberschuß, eingeschränkt vorhandener Phasengrenzfläche sowie begrenzter Wärmeübertragung zwischen den Phasen betrachtet. Abweichungen vom fluid-dynamischen Gleichgewicht (Phasenschlupf) ergeben sich aufgrund unterschiedlicher Trägheitseigenschaften und verschieden stark ausgeprägter mechanischer Kopplung zwischen den Phasen. Die mit diesem Modell erhaltenen numerischen Ergebnisse stimmen gut mit experimentellen Werten für Zweiphasen-strömungen mit unterschiedlichen Eintrittsbedingungen und Kanalgeometrien übereinA new two-fluid flow model has been developed in order to examine non-equilibrium effects in critical and near-critical one-component two-phase flows of initially subcooled or saturated fluids through pipes and nozzles. The six-equation model proposed consists of the phasic conservation equations of mass and momentum, the liquid thermal energy, and of an additional transport equation for the bubble number density. To solve for the unknowns of the system of partial differential equations, a semi-implicit finite difference time-marching method is utilized. The closure of the set of equations is accomplished by thermodynamic relationships and additional constitutive equations describing momentum transport, interphase heat, and mass transfer which account for different flow regimes. For fluid flow systems undergoing a sudden change of phase from the pure liquid state (flashing), distinct nucleation models are included to describe the initial state of delayed vapor generation. In this way thermal non-equilibrium states are considered to be the consequence of excessive energy states required to activate nucleation sites, of restricted interfacial area and limited heat transfer between the phases. Deviation from fluid-dynamic equilibrium (phasic slip) results from different inertial properties and from distinct strength of mechanical coupling between the phases. The numerical results obtained with this model agree quite well with experimental data for two-phase flows with various inlet conditions and channel geometries
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Ziegenhein, Thomas, Dirk Lucas, Roland Rzehak, and Eckhard Krepper. "Closure relations for CFD simulation of bubble columns." Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf, 2014. http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bsz:d120-qucosa-144231.
Full textAbstract:
This paper describes the modelling of bubbly flow in a bubble column considering non-drag forces, polydispersity and bubble induced turbulence using the Eulerian two-fluid approach. The set of used closure models describing the momentum exchange between the phases was chosen on basis of broad experiences in modelling bubbly flows at the Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf. Polydispersity is modeled using the inhomogeneous multiple size group (iMUSIG) model, which was developed by ANSYS/CFX and Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf. Through the importance of a comprehensive turbulence modeling for coalescence and break-up models, bubble induced turbulence models are investigated. A baseline has been used which was chosen on the basis of our previous work without any adjustments. Several variants taken from the literature are shown for comparison. Transient CFD simulations are compared with the experimental measurements and Large Eddy Simulations of Akbar et al. (2012).
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Gorbach, Gabriele [Verfasser]. "Modellierung von Mehrphasenströmungen am Beispiel von Hydrozyklonen zur Auftrennung von Suspensionen und Emulsionen / Gabriele Gorbach." Aachen : Shaker, 2008. http://d-nb.info/1161303227/34.
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Groh, Bernd [Verfasser], Johannes [Akademischer Betreuer] Janicka, Peter [Akademischer Betreuer] Stephan, and Amsini [Akademischer Betreuer] Sadiki. "Grobstruktursimulation turbulenter Mehrphasenströmungen mit und ohne Phasenübergang / Bernd Groh ; Johannes Janicka, Peter Stephan, Amsini Sadiki." Darmstadt : Universitäts- und Landesbibliothek, 2020. http://d-nb.info/1222162652/34.
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Wein, Michael. "Numerische Simulation von kritischen und nahkritischen Zweiphasenströmungen mit thermischen und fluiddynamischen Nichtgleichgewichtseffekten." Doctoral thesis, Technische Universität Dresden, 2001. https://tud.qucosa.de/id/qucosa%3A24130.
Full textAbstract:
Es wurde ein neues Zweifluidmodell entwickelt, um Nichtgleichgewichtseffekte in kritischen und nahkritischen Ein-komponenten-Zweiphasenströmungen von anfänglich unter-kühlten oder siedenden Fluiden durch Rohre und Düsen zu untersuchen. Das vorgeschlagene Sechs-Gleichungsmodell besteht aus den phasenbezogenen Erhaltungsgleichungen für Masse und Impuls, der Bilanzgleichung für die thermische Energie der flüssigen Phase sowie einer zusätzlichen Transport-gleichung für die volumetrische Blasenanzahl. Zur Lösung des Systems aus partiellen Differentialgleichungen wird ein semi-implizites Finite-Differenzen-Zeitschrittverfahren angewendet. Die Schließung des Gleichungssystems wird durch Einbindung thermodynamischer Beziehungen und konstitutiver Gleichungen, die den strömungsformabhängigen Impuls-, Wärme- und Stofftransport beschreiben, erreicht. Für Strömungssysteme mit spontaner Entspannungsverdampfung aus dem rein flüssigen Zustand (Flashing) werden verschiedene Keimbildungsmodelle eingesetzt, die den Anfangszustand der verzögerten Dampfbildung beschreiben. Auf diese Weise werden thermodynamische Nichtgleichgewichtszustände als Folge von Zuständen mit für die Aktivierung von Keimstellen benötigtem Energieüberschuß, eingeschränkt vorhandener Phasengrenzfläche sowie begrenzter Wärmeübertragung zwischen den Phasen betrachtet. Abweichungen vom fluid-dynamischen Gleichgewicht (Phasenschlupf) ergeben sich aufgrund unterschiedlicher Trägheitseigenschaften und verschieden stark ausgeprägter mechanischer Kopplung zwischen den Phasen. Die mit diesem Modell erhaltenen numerischen Ergebnisse stimmen gut mit experimentellen Werten für Zweiphasen-strömungen mit unterschiedlichen Eintrittsbedingungen und Kanalgeometrien überein.A new two-fluid flow model has been developed in order to examine non-equilibrium effects in critical and near-critical one-component two-phase flows of initially subcooled or saturated fluids through pipes and nozzles. The six-equation model proposed consists of the phasic conservation equations of mass and momentum, the liquid thermal energy, and of an additional transport equation for the bubble number density. To solve for the unknowns of the system of partial differential equations, a semi-implicit finite difference time-marching method is utilized. The closure of the set of equations is accomplished by thermodynamic relationships and additional constitutive equations describing momentum transport, interphase heat, and mass transfer which account for different flow regimes. For fluid flow systems undergoing a sudden change of phase from the pure liquid state (flashing), distinct nucleation models are included to describe the initial state of delayed vapor generation. In this way thermal non-equilibrium states are considered to be the consequence of excessive energy states required to activate nucleation sites, of restricted interfacial area and limited heat transfer between the phases. Deviation from fluid-dynamic equilibrium (phasic slip) results from different inertial properties and from distinct strength of mechanical coupling between the phases. The numerical results obtained with this model agree quite well with experimental data for two-phase flows with various inlet conditions and channel geometries.
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Gebhardt, Patrik [Verfasser], Thomas [Gutachter] Musch, and Thomas [Gutachter] Mussenbrock. "Algorithmen für die schnelle Analyse von Mehrphasenströmungen mittels elektromagnetischer Tomografie / Patrik Gebhardt ; Gutachter: Thomas Musch, Thomas Mussenbrock." Bochum : Ruhr-Universität Bochum, 2017. http://d-nb.info/1123283370/34.
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Synek, Benjamin [Verfasser], Amsini [Akademischer Betreuer] Sadiki, Jens [Akademischer Betreuer] Lang, and Johannes [Akademischer Betreuer] Janicka. "Simulation reaktiver Mehrphasenströmungen mit einer Momentenmethode und tabellierter Chemie / Benjamin Synek ; Amsini Sadiki, Jens Lang, Johannes Janicka." Darmstadt : Universitäts- und Landesbibliothek Darmstadt, 2018. http://d-nb.info/1163728837/34.
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41
Hönig, Oliver [Verfasser], and Rudolf [Akademischer Betreuer] Hilfer. "Laufende Wellenlösungen von Systemen nichtlinearer partieller Differentialgleichungen am Beispiel von Mehrphasenströmungen in porösen Medien / Oliver Hönig. Betreuer: Rudolf Hilfer." Stuttgart : Universitätsbibliothek der Universität Stuttgart, 2012. http://d-nb.info/1025672437/34.
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42
Meier, Markus [Verfasser], Peter [Akademischer Betreuer] Ehrhard, and Rolf [Gutachter] Wichmann. "CFD-Modellierung und Simulation von Hydrodynamik und biochemischen Prozessen in Mehrphasenströmungen / Markus Meier. Betreuer: Peter Ehrhard. Gutachter: Rolf Wichmann." Dortmund : Universitätsbibliothek Dortmund, 2015. http://d-nb.info/1110893752/34.
Full text
43
Kome, Melvin Njumbe. "Well testing in gas hydrate reservoirs." Doctoral thesis, Technische Universitaet Bergakademie Freiberg Universitaetsbibliothek "Georgius Agricola", 2015. http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bsz:105-qucosa-160567.
Full textAbstract:
Reservoir testing and analysis are fundamental tools in understanding reservoir hydraulics and hence forecasting reservoir responses. The quality of the analysis is very dependent on the conceptual model used in investigating the responses under different flowing conditions.
The use of reservoir testing in the characterization and derivation of reservoir parameters is widely established, especially in conventional oil and gas reservoirs. However, with depleting conventional reserves, the quest for unconventional reservoirs to secure the increasing demand for energy is increasing; which has triggered intensive research in the fields of reservoir characterization. Gas hydrate reservoirs, being one of the unconventional gas reservoirs with huge energy potential, is still in the juvenile stage with reservoir testing as compared to the other unconventional reservoirs. The endothermic dissociation hydrates to gas and water requires addressing multiphase flow and heat energy balance, which has made efforts to develop reservoir testing models in this field difficult.
As of now, analytically quantifying the effect on hydrate dissociation on rate and pressure transient responses are till date a huge challenge.
During depressurization, the heat energy stored in the reservoir is used up and due to the endothermic nature of the dissociation; heat flux begins from the confining layers. For Class 3 gas hydrates, just heat conduction would be responsible for the heat influx and further hydrate dissociation; however, the moving boundary problem could also be an issue to address in this reservoir, depending on the equilibrium pressure. To address heat flux problem, a proper definition of the inner boundary condition for temperature propagation using a Clausius-Clapeyron type hydrate equilibrium model is required.
In Class 1 and 2, crossflow problems would occur and depending on the layer of production, convective heat influx from the free fluid layer and heat conduction from the cap rock of the hydrate layer would be further issues to address. All these phenomena make the derivation of a suitable reservoir testing model very complex. However, with a strong combination of heat energy and mass balance techniques, a representative diffusivity equation can be derived.
Reservoir testing models have been developed and responses investigated for different boundary conditions in normally pressured Class 3 gas hydrates, over-pressured Class 3 gas hydrates (moving boundary problem) and Class 1 and 2 gas hydrates (crossflow problem). The effects of heat flux on the reservoir responses have been addressed in detail.
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Reichmann, Sven. "Einfluss akustischer Wellen auf Mehrphasenströmung in porösen Medien: Entwicklung eines EOR-Verfahrens." Doctoral thesis, 2018. https://tubaf.qucosa.de/id/qucosa%3A31189.
Full textAbstract:
Inhalt der Arbeit sind theoretische und experimentelle Untersuchungen zum Einfluss akustischer Wellen auf das Verhalten mehrphasiger Strömungen in porösen Medien. Die Arbeit schlug mittels Frequenzanalyse Anregungsfrequenzen mit erhöhter Wahrscheinlichkeit den Strömungsvorgang positiv für die Erdölförderung zu beeinflussen. Die vorgeschlagenen Frequenzen erzielten auf verschiedenen Parametern erfolgreich eine positive Beeinflussung des Wasserdurchbruchspunktes, des Entölungsgrades und der relativen Permeabilität. Zur Erhöhung der Aussagekraft der Daten wurden Verfahren der multivariaten Statistik erfolgreich eingesetzt. Zudem wurden positive Rückkopplungseffekte mit dem Einsatz oberflächenaktiver Substanzen nachgewiesen. In einem abschließenden Schritt konnte die Wirkung des Verfahrens zudem durch Kombination mehrere Frequenzen optimiert werden. Diese von hoher Wichtigkeit geprägten Charakteristika zeigen klar das Potential des Verfahrens zum Einsatz als Verfahren der verbesserten Erdölförderung (EOR) auf.:1. Kurzfassung 5
2. Einleitung 6
2.1. Die primäre und sekundäre Förderphase 7
2.2. Tertiäre Fördermethoden 9
2.3. Akustische Verfahren 14
2.4. Aufgabenstellung 17
3. Grundlagen 18
3.1. Projektvorstellung 19
3.1.1. Vorstellung der Sonde 20
3.1.2. Eingrenzung der Laborparameter 22
3.2. Einordnung des Verfahrens in den Stand der Technik 23
3.2.1. Impuls- und Frequenzverfahren 23
3.2.2. Frequenzbereiche 25
3.3. Auswertemethoden 27
3.3.1. Frequenzanalysen 27
3.3.2. Flutversuche und relative Permeabilität 28
3.3.3. Imbibitionsversuche 32
3.4. Grundlagen der mathematischen Methoden 33
3.4.1. Fouriertransformation 34
3.4.2. Gradientenverfahren 34
3.4.3. Regressionsanalyse 37
4. Laborarbeiten 39
4.1. Versuchsaufbau 39
4.1.1. Flutanlage 39
4.1.2. Imbibitionsgefäße 42
4.2. Versuchsdurchführung 44
4.3. Der Versuchsplan der Flutexperimente 48
4.4. Voruntersuchungen 49
4.4.1. Gesteinsproben 49
4.4.2. Fluidproben 50
5. Datenauswertung 52
5.1. Frequenzanalyse 52
5.2. Flutversuche 55
5.2.1. Ergebnis der Regressionsanalyse 59
5.3. Imbibitionsversuche 61
5.4. Phänomenologische Untersuchungen 63
5.4.1. Injektivitätsveränderung 63
5.4.2. Instabile Emulsionsbildung 65
5.5. Weitergehende Forschungsansätze 67
5.5.1. Rückkopplungseffekte mit Tensiden 67
5.5.2. Bohrlochregeneration 69
6. Diskussion 71
7. Zusammenfassung 75
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Weiß, Sebastian. "Early Stages of the Aluminothermic Process: Insights into Separation and Mould Filling." 2018. https://tubaf.qucosa.de/id/qucosa%3A33552.
Full textAbstract:
The aluminothermic (AT) process utilises a self-propagating high-temperature synthesis (SHS) type reaction for producing primarily thermite steel and alumina slag at high temperatures during the welding of rails. In this work, an investigation on the early stages of the aluminothermic process, the separation of AT reaction products and mould filling has been carried out, using both experimental and computational methods to predict the time duration of a complete separation and to obtain a better understanding of the internal multiphase flow within the crucible and mould. The decomposition of AT reaction products after the combustion and the subsequent mould filling by thermite steel and alumina slag have been simulated numerically, using a diffusive phase field and volume-of-fluid model. However, to minimize numerical errors on the input parameters of the high-
temperature multiphase flow, a careful review on transport properties has been made. Missing data, e.g. the contact angle of thermite steel on waterglass-bonded mould and crucible wall material has been investigated experimentally. Being further necessary for the prediction of the separation time of AT reaction products in compacted thermite, results on the propagation front velocity show a decreasing trend with increasing initial compact temperature. Further, the combustion front velocity is used for a subsequent analysis of the separation time, which is obtained from the phase distribution of thermite steel, alumina slag and intermetallic compounds, using a combustion front quenching (CFQ) methodology. Moreover, geometric modifications on the crucible and mould have been developed for a reduction in changeover time, as well as an optimized multiphase flow field. Their performance during crucible discharge and mould filling has been verified numerically. Furthermore, alumina slag inclusions have been tracked within the mould using a volume-of-fluid approach with their final positions being verified through an authentic welding.Während des aluminothermischen (AT) Prozesses findet eine SHS-Reaktion Anwendung, um primär Thermitstahl und Aluminiumoxidschlacke bei hohen Temperaturen für das Verschweißen von Bahnschienen herzustellen. In dieser Arbeit wurden Anfangsstadien, welche die Separation der AT-Reaktionsprodukte sowie das Füllen der Gießform einbeziehen, unter Anwendung von sowohl experimentellen als auch numerischen Verfahren untersucht. Damit konnte die Zeitdauer einer kompletten Separation ermittelt und ein genaueres Verständnis der Mehrphasenströmung in Tiegel und Gießform erlangt werden. Die Separation der AT-Reaktionsprodukte nach der aluminothermischen Reaktion und die anschließende Formfüllung wurden mit einem diffusen Phasenfeld und einem Volume-of-Fluid-Modell numerisch berechnet. Für die Minimierung numerischer Fehler in den Eingangsgrößen dieser Hochtemperatur-Mehrphasenströmungen wurde eine intensive Literaturrecherche durchgeführt und fehlende Parameter, wie zum Beispiel die Kontaktwinkel von Thermitstahl auf Wasserglas gebundenem Form- und Tiegelmaterial, wurden experimentell ermittelt. Messungen der Reaktionsfrontgeschwindigkeit in gepresstem Thermit sind notwendig für eine Vorhersage der Separationszeit der AT-Reaktionsprodukte, und die Ergebnisse zeigen einen linear abfallenden Trend mit zunehmender Anfangstemperatur des verdichteten Materials. In dieser Arbeit wurde die Geschwindigkeit der Reaktionsfront verwendet, um aus der Phasenverteilung von Thermitstahl, Aluminiumoxidschlacke und intermetallischen Verbindungen als Ergebnis des CFQ-Experimentes die Separationszeit in verdichtetem Thermit zu approximieren. Es wurden Modifikationen an Tiegel und Gießform erprobt, die für eine Verbesserung der internen Strömungsführung sowie für die Reduzierung der Umrüstzeit sorgen sollen. Die Effizienz dieser Veränderungen wurde anschließend mit numerischen Methoden überprüft. Des Weiteren konnten durch eine Realschweißung die numerisch vorhergesagten finalen Positionen von Schlackeeinschlüssen innerhalb der Gießform verifiziert werden.
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Xu, Wenjie. "Investigation of Gas Migration in saturated Argillaceous Rock." Doctoral thesis, 2013. https://tud.qucosa.de/id/qucosa%3A27459.
Full textAbstract:
Gas migration in saturated argillaceous rock is studied in this work. Dependent on the pressure level the gas transport process is controlled by different mechanisms. Gas injection tests have been carried to investigate the gas transport process in low permeable argillaceous rock. We focus on the Opalinus Clay, which has been widely researched and is important for searching possible host rock of the radioactive waste disposal. Gas injection tests at different scales (laboratory, in-situ borehole and in-situ tunnel test) are intensively investigated in this work. The measurements of the tests are analysed and interpreted with numerical modelling method.
A coupled multi-phase flow and mechanical model has been developed and implemented in the scientific computed codes OpenGeoSys (OGS). In the applied numerical model the relationship between capillary pressure and water saturation degree is described with van Genuchten model. The Darcy’s law is used for the phase flux, and the relative permeability of both water and gas phase is considered. The deformation process is calculated with elastic perfect-plastic model. The anisotropic hydraulic and mechanic behaviours of the Opalinus Clay are involved in the numerical model. The hydraulic anisotropy is controlled by the permeability tensor. The elastic deformation process is modelled by generalized Hooke’s law. The plastic behaviour is calculated with return mapping algorithm, and the anisotropy is considered with a so called microstructure tensor method. The permeability change during the gas injection is described using pressure dependent or deformation dependent approach. With considering the permeability evolution the measured data can be in the numerical model quantitatively represented, and test observations can be interpreted.
Under laboratory condition it can be determined that the specimen permeability is reduced during compression. The significant permeability increase takes places when the gas injection pressure higher than the confining pressure. By the in-situ tests damage zone can be generated due to the drilling of boreholes and tunnel. The highly permeable areas dominate the hydraulic process. Fluid flows through the damaged zone into the not sealed section, e.g. the seismic observation boreholes by the in-situ borehole tests and the section out of the megapacker by the in-situ tunnel tests.
In this work, the two phase flow controlled and pathway dilatancy controlled gas migration mechanisms are successfully simulated. The developed numerical model can be used to investigate the gas injection tests at different scales and conditions.
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Groh, Bernd. "Grobstruktursimulation turbulenter Mehrphasenströmungen mit und ohne Phasenübergang." Phd thesis, 2020. https://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/11680/1/Diss_MPhStr_2016.pdf.
Full textAbstract:
Die angefertigte Arbeit befasst sich mit der Entwicklung und Anwendung numerischer Berechnungsverfahren für Fluid-Partikel-Strömungen mit und ohne Phasenübergang der dispersen Phase auf dem Gebiet der Strömungs-und Verfahrenstechnik. Dazu wurde das Euler-Lagrange-Verfahren verwendet. Die Berechnung der kontinuierlichen Phase wird hierbei mit der Methode der Grobstruktursimulation, bei der die zugrundegelegten Transportgleichungen über eine Filteroperation direkt gelöst werden, durchgeführt. Die disperse Phase wird als ein Kollektiv individueller Partikel betrachtet. Aus der Berechnung einer Vielzahl von Partikeltrajektorien im Strömungsfeld werden durch geeignete Ensemblemittelung sowohl Kenngrößen, als auch Phasenwechselwirkungsterme für die Masse-, Impuls- und Enthalpiebilanz abgeleitet. Grundlage der Programmierung war FORTRAN.
Der Kern der Arbeit liegt auf der numerischen Untersuchung von instationären Phasenwechselwirkungsphänomenen zwischen dem Trägergas und der dispersen Phase. Insbesondere wurden die aus experimentellen und auch vorangegangenen numerischen Untersuchungen bekannten Phänomene der Turbulenzmodulation (Abschwächung und Anfachung der induzierten Turbulenz aufgrund der Anwesenheit der dispersen Phase) untersucht. Die Methode, die für die numerische Beschreibung der Turbulenzmodulation verwendet wurde, beinhaltete die Adaption der im Rahmen der Grobstruktursimulation zu modellierenden Feinstrukturturbulenz. Im Rahmen dessen wurde die Transportgleichung für die turbulente kinetische Energie der Feinstruktur in ein numerisches Verfahren implementiert. Die numerische Abbildung der dispersen Phase fand in Form von Wechselwirkungstermen (Partikelquellterme) für die Euler’schen Transportgleichungen der Masse, des Impulses, der Enthalpie und über den Massenbruch des verdampfenden Stoffes Berücksichtigung. Für die Transportgleichung der Feinstrukturenergie wurde neben einer aus der Literatur bekannten Formulierung, eine von Sadiki & Ahmadi neu-vorgeschlagene Modellierung verwendet, die im Vergleich zur jener Standardmodellierung auch das physikalische Phänomen der Turbulenzanfachung zu beschreiben in der Lage ist. Anhand zweier gut vermessener Testfallkonfigurationen (homogen, isotrop abfallende Gitterturbulenz; verdrallte Strömung) wurde der Nachweis erbracht, dass das Turbulenzmodell von Sadiki & Ahmadi das Phänomen der Turbulenzabschwächung und –verstärkung zu beschreiben vermag.
Im zweiten Teil der Arbeit wurde für die numerische Untersuchung von Verdampfungsphänomenen ein Verdampfungsmodell in das Zweiphasenmodul integriert und verifiziert. Das verwendete Verdampfungsmodell basiert auf dem „uniform-temperature"-Ansatz, in Rahmen dessen eine unendlich große Wärmeleitfähigkeit für den Tropfen angenommen wird. Der innere, radiale Tropfentemperaturgradient wird hierbei nicht aufgelöst, sondern die Tropfentemperatur als konstant gesetzt. Anhand eines bezüglich bereitgestellter Tropfenanfangsbedingungen gut vermessenen Testfalls (Verdampfung eines Sprühnebels in einer heißen Luftströmung) wurde eine gute Übereinstimmung der Trägergasgeschwindigkeitsprofile und des Geschwindigkeitsfeldes der dispersen Phase mit den Messdaten erhalten. Zudem wurde eine gute Übereinstimmung der Verteilung des Partikeldurchmessers mit den experimentellen Daten erreicht.
48
Choi, Du-Fhan. "Simulation von Mehrphasenströmungen mit einer Multi-Fluid-Methode." Phd thesis, 2010. https://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/2147/2/Diss_Choi.pdf.
Full textAbstract:
Diese Arbeit behandelt die numerische Beschreibung von polydispersen Sprays, wie sie auch in Verbrennungssystemen vorzufinden sind. Dabei wird der flüssige Kraftstoff in kleine Tropfen unterschiedlicher Größen zerstäubt und verdampft, bevor er verbrannt wird. Das übergeordnete Ziel ist, die computergestützte Entwicklung von Verbrennungssystemen zu erweitern und die Kraftstoffaufbereitung zu berück-sichtigen. In einem ersten Schritt werden der Tropfentransport aufgrund von Widerstandskräften und die Verdampfung von Tropfen simuliert. Für die numerische Beschreibung von polydispersen und verdampfenden Sprays bietet die direkte numerische Simulation eine hohe Genauigkeit, im Hinblick auf die Wirtschaftlichkeit bei der Entwicklung sind diese Methoden jedoch nicht tragbar. Eine weitere, weniger rechenintensive Methode beschreibt die Tropfenphase im Lagrange-Kontext, bei der die Rechenzeit proportional zur Anzahl der Tropfen steigt. Im Euler-Kontext werden für die Tropfenphase vergleichbare Bilanzgleichungen wie für die Gasphase verwendet und der Rechenaufwand ist unabhängig von der Beladung. Allerdings ist die Beschreibung der Polydispersität nur durch Erhöhung der Rechenzeit zu erreichen. In dieser Arbeit wird für die Beschreibung von polydispersen und verdampfenden Sprays eine Momentenmethode (DQMOM) im Euler-Kontext verwendet, die im Ver-gleich zu den oben genannten Methoden einen geringeren Rechenaufwand gewähr-leistet. Im Hinblick auf eine spätere Anwendung in industrieller Umgebung wird diese Methode, bestehend aus der Multi-Fluid-Methode und DQMOM, in einen unstruktur-ierten Code (Precise-Unstructured) implementiert und auf die Darstellbarkeit von Polydispersität und Verdampfung untersucht. Über ausgewählte Testfälle wird zunächst die Implementierung der Methoden und Modelle und im Anschluss die DQMOM über eindimensionale Testfälle, bei denen ein polydisperses Spray Widerstandskraft erfährt und verdampft, verifiziert. Abschließend wird diese Methode auf eine Konfiguration angewendet, bei der die Verdampfung von Tetralintropfen experimentell untersucht wurde. Der Vergleich der Ergebnisse zeigt, dass mit der DQMOM der Einfluss von Widerstands-kraft und Verdampfung auf polydisperse Sprays und der Sättigungseffekt bei der Verdampfung abgebildet werden können.
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Schneider, Clemens. "Experimentelle Untersuchungen zum Blasensieden bei unterkühlten Strömungen: Experimentelle Untersuchungen zum Blasensieden bei unterkühlten Strömungen." Doctoral thesis, 2014. https://tud.qucosa.de/id/qucosa%3A29008.
Full textAbstract:
Die vorliegende Dissertationsschrift beinhaltet die Ergebnisse der Untersuchung von loka-len und globalen Prozessen der Wärmeübertragung beim unterkühlten Strömungssieden. Sie ist an der Schnittstelle zwischen Reaktorsicherheitsforschung und der experimentellen Thermofluiddynamik für Phasenübergänge einzuordnen.
In technischen Anwendungen zur effizienten Übertragung großer Wärmemengen spielt der Prozess des Siedens eine wichtige Rolle. Dieser Vorgang bewirkt einen starken Anstieg des Wärmetransportes von der beizten Wand an das Fluid bei vergleichsweise geringem Anstieg der Wandtemperatur. Der maximal übertragbare Wärmestrom beim Sieden wird begrenzt durch die sogenannte kritische Wärmestromdichte, deren Überschreitung zum thermomechanischen Versagen der beheizten Komponente führen kann.
Aufgrund der Komplexität dieser Prozesse ist es trotz intensiver Arbeiten in den letzten Jahrzehnten noch nicht gelungen, diese Vorgänge detailliert zu modellieren. Eine Weiter-entwicklung der Modelle zur realistischen Beschreibung des unterkühlten Strömungssie-dens erfordert neuartige Untersuchungen, welche eine genaue Klassifizierung der partiellen Wärmeübergänge des Blasensiedens ermöglichen.
Die Analyse partieller Wärmetransportgrößen beim unterkühlten Strömungssieden sowie der Einfluss variierender thermohydraulischer Randbedingungen ist Schwerpunkt dieser Arbeit. In der entwickelten Versuchsanlage erfolgt die Erfassung der Siedevorgänge bei Strömungsgeschwindigkeiten von 0,1 – 2 m/s und Eintrittstemperaturen von 60 - 98 °C.
Mit Hilfe empfindlicher Temperaturmessungen in einem elektrisch beheizten Kapillarrohr innerhalb des Strömungskanals werden die globalen Vorgänge beim Übergang von Kon-vektion zum Sieden erfasst. Durch eine modellbasierte Bestimmung der Oberflächentem-peratur lassen sich Phänomene nachweisen, welche bisher weitestgehend unbeachtet ge-blieben sind. Die transparente Versuchsstrecke ermöglicht eine Erfassung der lokalen Sie-devorgänge mit optisch und zeitlich hochauflösenden Messverfahren. Durch die Entwick-lung neuer Algorithmen der digitalen Bildverarbeitung wurde eine umfangreiche, kenngrö-ßenorientierte Auswertung der in großem Umfang entstandenen Datenmengen realisiert.
Der Einsatz transparenter und elektrisch leitfähiger Beschichtungen ermöglicht die mikro-skopische Erfassung des Blasenwachstums in weiten thermohydraulischen Parameterberei-chen. Mit erweiterten Bildverarbeitungsalgorithmen erfolgt die detaillierte und dynamische Bewertung des Blasenwachstumsverhaltens. Die statistische Auswertung der Verläufe er-möglicht die Ableitung eines Blasenwachstumsmodells für unterkühltes Strömungssieden.
In einer weiteren Versuchsanordnung werden die lokalen Wärmetransportvorgänge bei der Ablösung quasistatisch gewachsener Blasen mit Hilfe der Infrarot-Thermographie be-stimmt. Dadurch können erstmalig die aus der lokalen Abkühlung der beheizten Oberfläche durch Blasenablösung resultierenden Wärmeströme unter Vernachlässigung der Bla-senbildung experimentell quantifiziert werden. Weiterhin können die bisher theoretisch beschriebenen Driftströmungen beim Aufstieg der Blase experimentell nachgewiesen wer-den. Die ermittelten Größen und Zusammenhänge tragen zur Weiterentwicklung und zum Abbau von Unsicherheiten bei der Modellierung von Wärmetransportvorgängen beim unterkühlten Strömungssieden bei.
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Schwarz, Stephan. "An immersed boundary method for particles and bubbles in magnetohydrodynamic flows." Doctoral thesis, 2013. https://tud.qucosa.de/id/qucosa%3A28007.
Full textAbstract:
This thesis presents a numerical method for the phase-resolving simulation of rigid particles and deformable bubbles in viscous, magnetohydrodynamic flows. The presented approach features solid robustness and high numerical efficiency. The implementation is three-dimensional and fully parallel suiting the needs of modern high-performance computing.
In addition to the steps towards magnetohydrodynamics, the thesis covers method development with respect to the immersed boundary method which can be summarized in simple words by From rigid spherical particles to deformable bubbles. The development comprises the extension of an existing immersed boundary method to non-spherical particles and very low particle-to-fluid density ratios. A detailed study is dedicated to the complex interaction of particle shape, wake and particle dynamics.
Furthermore, the representation of deformable bubble shapes, i.e. the coupling of the bubble shape to the fluid loads, is accounted for. The topic of bubble interaction is surveyed including bubble collision and coalescence and a new coalescence model is introduced.
The thesis contains applications of the method to simulations of the rise of a single bubble and a bubble chain in liquid metal with and without magnetic field highlighting the major effects of the field on the bubble dynamics and the flow field. The effect of bubble coalescence is quantified for two closely adjacent bubble chains.
A framework for large-scale simulations with many bubbles is provided to study complex multiphase phenomena like bubble-turbulence interaction in an efficient manner.