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TRR 150: Turbulente, chemisch reagierende Mehrphasenströmungen in Wandnähe
Fachliche Zuordnung
Wärmetechnik/Verfahrenstechnik
Förderung
Förderung seit 2015
Webseite
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Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 237267381
In dem SFB/Transregio 150 werden turbulente, chemisch reagierende Mehrphasenströmungen in Wandnähe in einem ganzheitlichen Ansatz systematisch erforscht. Diese wandnahen Strömungen liegen einer Vielzahl von Vorgängen in Technik und Natur zugrunde. Beispiele sind Brände, Energieumwandlungs- und verfahrenstechnische Prozesse, bei denen Wärme-, Impuls- und Stoffaustausch sowie chemische Reaktionsabläufe massiv durch die Interaktion zwischen Fluid und Wand beeinflusst werden. Um diese komplexen Strömungen in Wandnähe besser zu verstehen, effiziente mathematische Modelle zur möglichst akkuraten Berechnung zu erstellen und validierte Werkzeuge zur numerischen Simulation für eine Prozessvorhersage zu entwickeln, ist ein ganzheitlicher Forschungsansatz erforderlich. Dieser Ansatz zeichnet sich durch komplementäre Methoden in Experiment, Theorie, Modellbildung und numerischer Simulation aus. Zur Sicherstellung eines kohärenten Forschungsprogramms und zur engen projektinternen Kooperation wurden anhand von Leitbeispielen aus der Energietechnik und der Flammensicherheit zum einen Anwendungsszenarien mit hoher gesellschaftlicher, technologischer, wirtschaftlicher und ökologischer Relevanz und zum anderen Prozesse und Stoffsysteme ausgewählt, an denen beispielhaft die komplexen Transport- und Reaktionsprozesse in Wandnähe erforscht werden. Die Leitbeispiele mit Bezug zur Energietechnik unterstützen Entwicklungen zu mehr Nachhaltigkeit, die eines der wichtigsten Ziele des 21. Jahrhunderts ist. Die Bedeutung einer nachhaltigen Energieumwandlung reflektiert sich in globalen Kooperationen und international anerkannten Zielen. Um unumkehrbare Schäden von Mensch und Umwelt zu vermeiden, müssen die gesetzten Ziele schnell erreicht werden. Dafür müssen die wissenschaftlichen Grundlagen von Energieumwandlungsprozessen verstanden werden, um wissensbasiert Entwicklungszeiten zukünftiger Technologien zu verkürzen. Das Leitbeispiel zur Flammensicherheit unterstützt Entwicklungen, um die Folgen von Bränden abzumildern. Da Brände häufig zum Tod Zehntausender Menschen jährlich und zu erheblichen volkswirtschaftlichen Schäden führen, kommt der Vermeidung und Vorhersage von Brandszenarien eine enorme Bedeutung zu. Um die Brandsicherheit zu erhöhen, müssen in analoger Weise wie bei Energieumwandlungsprozessen die wissenschaftlichen Grundlagen erforscht werden, um zukünftig wissensbasiert Schäden zu minimieren. Weltweit betrachtet ist der SFB/Transregio 150 einzigartig, da in keinem anderen Verbund im Kontext von chemisch reagierenden Mehrphasenströmungen, die durch Wände beeinflusst werden, in dieser Breite, mit kohärenten Zielsetzungen an einem Verständnis der Mechanismen, an der Ableitung von Modellen und Methoden sowie deren Überprüfung anhand von Leitbeispielen gearbeitet wird.
DFG-Verfahren
Transregios
Laufende Projekte
- A01 - Experimentelle Untersuchung der Filmverdampfung von Mehrkomponentensystemen mit Neigung zur Bildung von Ablagerungen (Teilprojektleiter Stephan, Peter )
- A02 - Tropfen-/Sprayaufprall auf Wandfilmen verschiedener Flüssigkeiten (Teilprojektleiterinnen / Teilprojektleiter Hussong, Jeanette ; Roisman, Ilia ; Tropea, Cameron )
- A05 - Bestimmung thermochemischer Parameter in Gasphasengrenzschichten und Flüssigphasenfilmen mittels Laserabsorptionsspektroskopie (Teilprojektleiter Ebert, Volker ; Wagner, Steven )
- A06 - Experimentelle Untersuchung der Wechselwirkung zwischen Skalartransport und Turbulenz an Wänden (Teilprojektleiter Suntz, Rainer ; Trimis, Dimosthenis )
- A07 - Transportprozesse in Zwei-Komponenten-Dünnfilmen und deren Beeinflussung durch externe Störungen (Teilprojektleiterin Hussong, Jeanette )
- B01 - Numerische Untersuchung zur Filmverdampfung von Mehrkomponentensystemen und zur Entstehung von Ablagerungen (Teilprojektleiterin Gambaryan-Roisman, Tatiana )
- B02 - Direkte Numerische Simulation der Wärme-, Impuls- und Stoffübertragung an Wänden (Teilprojektleiterinnen / Teilprojektleiter Frohnapfel, Bettina ; Magagnato, Franco )
- B03 - Numerische Modellierung der konjugierten Impuls-, Wärme- und Stoffaustausche in Wandnähe (Teilprojektleiter Jakirlic, Suad )
- B04 - Kinetische Untersuchung und Parametrisierung chemischer Elementarschritte und Submechanismen (Teilprojektleiter Olzmann, Matthias )
- B05 - Modellierung und numerische Simulation mehrphasiger chemischer Reaktionen (Teilprojektleiter Deutschmann, Olaf )
- B06 - Reduzierte kinetische Modelle für Verbrennungsprozesse in Wandnähe (Teilprojektleiterinnen / Teilprojektleiter Maas, Ulrich ; Straßacker, Christina )
- B07 - Modellreduktion für Reaktions-Transport-Systeme für die Emissionskontrolle (Teilprojektleiter Bykov, Viatcheslav ; Maas, Ulrich )
- B08 - Numerische Simulation der Tropfen-Wandfilm-Wechselwirkung mischbarer Flüssigkeiten (Teilprojektleiter Marschall, Holger ; Wörner, Martin )
- C01 - Experimentelle Charakterisierung innermotorischer wandnaher Strömungs- und Verbrennungsprozesse (Teilprojektleiter Böhm, Benjamin )
- C02 - Kraftstoff-Wand-Interaktion bei innermotorischer Verbrennung mit Direkteinspritzung und Hochaufladung (Teilprojektleiter Koch, Thomas ; Kubach, Heiko )
- C03 - LES-basierte Untersuchung der Flamme-Wand-Interaktion unter innermotorischen Bedingungen (Teilprojektleiter Hasse, Christian ; Janicka, Johannes ; Sadiki, Amsini )
- C04 - Ganzheitliche Untersuchung chemischer, mehrphasiger Reaktionen in Abgasnachbehandlungssystemen (Teilprojektleiterinnen / Teilprojektleiter Börnhorst, Marion ; Deutschmann, Olaf ; Suntz, Rainer )
- C05 - Ganzheitliche numerische Modellierung von reagierenden, mehrphasigen Strömungsvorgängen im Abgasstrang (Teilprojektleiter Hasse, Christian ; Janicka, Johannes ; Sadiki, Amsini )
- C06 - Experimentelle Untersuchung von Grenzschichtflammen und deren Beeinflussung durch Flamm-schutzmittel (Teilprojektleiter Dreizler, Andreas )
- C07 - Numerische Untersuchung von Grenzschichtflammen unter Einfluss von Flammschutzmitteln (Teilprojektleiterinnen / Teilprojektleiter Ferraro, Federica ; Scholtissek, Arne )
- C08 - Chemische Untersuchung von Flammschutzmitteln, deren Wirkmechanismen und Anwendung in der Flammeninhibition (Teilprojektleiterin Goedderz, Daniela )
- Z - Zentrale Verwaltung (Teilprojektleiter Dreizler, Andreas ; Janicka, Johannes )
Abgeschlossene Projekte
- A03 - Untersuchung der Flamme-Wand-Interaktion bei rußender Verbrennung und Wandablagerungen (Teilprojektleiter Suntz, Rainer )
- A04 - Detaillierte experimentelle Untersuchung thermochemischer und strömungsmechanischer Eigenschaften von Flamme-Wand-Interaktionen (Teilprojektleiter Dreizler, Andreas )
Antragstellende Institution
Technische Universität Darmstadt
Mitantragstellende Institution
Karlsruher Institut für Technologie
Beteiligte Hochschule
Technische Universität Dortmund
Beteiligte Institution
Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit (LBF)
Sprecher
Professor Dr. Andreas Dreizler; Professor Dr.-Ing. Johannes Janicka, bis 12/2018