Beeinflussung von Mikroströmungen mit Ultraschall angeregten Mikrobläschen

• Antragsteller: Professor Dr. Christian Joachim Kähler
• Fachliche Zuordnung: Strömungsmechanik
• Förderung: Förderung von 2013 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 247225591

Die Manipulation von Gas- und Flüssigkeitsströmungen auf mikroskopischen Skalen ist in der Verfahrenstechnik von enormer Bedeutung. Die Verkleinerung der Apparate ermöglicht kurze Produktionszeiten und gesteigerte Produktqualität bei sehr geringem Produkteinsatz. Eine der größten technischen Herausforderung besteht jedoch darin, auf mikroskopischen Skalen verschiedene Stoffe effizient miteinander zu mischen. Ziel des Projekts ist es verschiedene Stoffeerheblich schneller zu vermischen als über Diffusionsprozesse. Um dies zu erreichen, sollen geschickt angeordnete Mikroblasen auf mikrostrukturierten Oberflächen mit Ultraschall angeregt werden. Akustisch angeregte Mikroblasen induzieren je nach Anordnung und Anregungsfrequenz sehr komplexe Sekundärströmungen. In dem Projekt soll systematisch analysiert werden, unter welchen Bedingungen die Überlagerung der induzierten Sekundärströmungen mit derGrundströmung das Vermischungsverhalten verbessert. Darüber hinaus soll untersucht werden, ob sich mit dieser Methode auch Verstopfungen in den Mikrokanälen aufbrechen und beseitigen lassen. Dies würde zu erheblich längeren Nutzungsdauern der Mikrokanale führen und damitKosten in der industriellen Produktion senken. Aufgrund der Komplexität der Prozesse ist eine analytische und numerische Analyse von komplexen Anordnungen der Mikroblasen nicht möglich. Daher sollen mit einer neu entwickelten 3D Geschwindigkeitsmesstechnik die räumlichen und zeitlichen Skalen der Strömungsphänomene experimentell erforscht werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen