Abstract

Die Realisierung optimaler physikalisch-chemischer Bedingungen für verfahrenstechnische Prozesse erfordert die Kenntnis der lokalen hydrodynamischen, thermischen und stoffspezifischen Transportvorgänge. Für Gas-Flüssig-Strömungen in kleinen Kanälen ist ein experimenteller Zugang häufig schwierig, so dass sich detaillierte skalenauflösende numerische Simulationen anbieten. Von besonderer Bedeutung ist dabei eine genaue Beschreibung der bewegten und deformierten Phasengrenzfläche. Der Vortrag gibt einen Überblick über entsprechende numerische Methoden in der Literatur und geht insbesondere auf die Volume-of-Fluid Methode mit geometrischer Rekonstruktion der Phasengrenzfläche ein, sowie deren Realisierung in einem In-house Code zur Lösung der inkompressiblen Navier-Stokes-Gleichung mit Oberflächenspannungsterm auf einem strukturierten, kartesischen Gitter. Als Anwendungsbeispiel werden numerische Simulationen der Strömung von Taylor-Blasen (lang gestreckte Blasen, die nahezu den gesamten Kanalquerschnitt ausfüllen) in quadratischen Mini-Kanälen vorgestellt. Die Untersuchungen umfassen neben hydrodynamischen Aspekten auch den Stofftransport ohne und mit homogener/heterogener chemischer Reaktion.