Pore Networks and Drying
In der Porennetzwerkmodellierung wird das poröse Medium durch ein Netzwerk geometrisch ähnlicher Poren repräsentiert, und die Transportphänomene werden direkt auf der Porenebene beschrieben. Dieser diskrete Ansatz erlaubt es, relativ große poröse Strukturen zu simulieren und dennoch wesentliche Struktureigenschaften zu berücksichtigen. In der Vergangenheit hat meine Forschungsgruppe ein Porennetzwerkmodell für die Trocknung entwickelt und damit die Rolle unterschiedlicher Transportphänomene, wie Reibungseffekte oder der Wärmetransport, sowie den Einfluss der Porenstruktur auf das Prozessverhalten untersucht.
Die wesentlichen aktuellen Forschungsaktivitäten der Gruppe sind:
Die wesentlichen aktuellen Forschungsaktivitäten der Gruppe sind:
- Erweiterung des Porennetzwerkmodells für die Trocknung auf mechanische Effekte und Kopplung mit der Diskrete-Elemente-Methode;
- Untersuchung der Rolle geometrischer Vereinfachungen in Porennetzwerken durch grundlegendere Simulationen mit der Volume-of-Fluid-Methode;
- Entwicklung eine neuen Simulationswerkzeugs für die Trocknung hochporöser Strukturen, für welche Porennetzwerke ungeeignet sind;
- Bestimmung effektiver Transportparameter mittels repräsentativer Porennetzwerke für den Gebrauch in Kontinuumsmodellen der Trocknung;
- Trocknungsexperimente an Mikromodellen zur Validierung der Porennetzwerksimulationen;
- Bewertung der Porennetzwerkmodellierung durch Trocknungsexperimente im Röntenmikrotomographen;
- Anpassung des Porennetzwerkmodells auf andere Prozesse, z.B. die Flüssigkeitsumverteilung im Schwerefeld.
Auf diese Weise kann die diskrete Methode der Porennetzwerkmodellierung die Porenebene mit der Prozessebene verbinden - entweder direkt oder als Werkzeug in einem Multiskalenansatz, welches sich auf die mikroskopische Kontinuumsbeschreibung stützt und ein weiteres Kontinuumsmodell auf der Makroebene parametrisiert. Porennetzwerke beschreiben nur Phänomene im Porenraum, können aber um andere Modellierungstechniken erweitert werden, um den Prozess als Ganzes zu erfassen. Reale Porenstrukturen werden durch Porennetzwerke mehr oder weniger genau abgebildet; daher werden Methoden entwickelt, um die Eignung der Netzwerkdarstellung zu bewerten, sowie alternative Rechenwerkzeuge.