Mahr, B: Numerisches Berechnen und tomographisches Messen

Mit geordneten oder ungeordneten Schichtungen ausgerüstete Apparate werden häufig zum Trennen flüssiger Gemische in deren Komponenten eingesetzt. Um größtmögliche Konzentra-tionsdifferenzen für die zu übertragenden Stoffströme zu erhalten, werden sie im Gegenstrom von Gas und Flüssigkeit betrieben. Hierbei können Ungleichverteilungen der Phasen und Instabilitäten im Strömungsfeld auftreten, die den Stoffaustausch zwischen den Phasen beeinflussen. Ziel der Forschungsarbeit ist es, für das zeitveränderliche, räumliche Strömungs-feld in Schichtungen technischer Abmessungen eine geeignete Modellbildung vorzunehmen und es auf numerischem Wege zu berechnen. Für die Modellbildung wird die Schichtung in Elementarzellen unterteilt. Die Erhaltungsglei-chungen der Masse und des Impulses werden mit Hilfe der über eine Elementarzelle gemittelten Parameter formuliert. Geordnete Schichtungen weisen durch ihre Kanalstruktur ausgeprägte Vorzugsrichtungen für das Strömungsfeld auf. Der Druckverlust der Gasphase wird mit Hilfe eines richtungsabhängigen Widerstandsbeiwerts beschrieben. Um die radiale Ausbreitung des Flüssigkeitsstroms entlang der bevorzugten Strömungsrichtungen wiederge-ben zu können, wird die flüssige Phase durch zwei Teilphasen ersetzt. Die Impulsstromdich-ten, die unterhalb und oberhalb der Staugrenze auf jede der flüssigen Teilphasen wirken, werden ähnlich dem Flüssigkeitsfilm auf einer geneigten Ebene berechnet.