Erweiterung der Navier-Stokes-Gleichungen zur Behandlung thermofluiddynamischer Probleme in Gasen
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Die vorliegenden Untersuchungen haben gezeigt, dass die „konventionellen Kontinuitäts- und Navier- Stokes-Gleichungen“ nicht vollständig sind. Sie gelten nur für solche Strömungen, in denen die Konvektion über die Diffusion dominiert. Dies ist für die in diesem Bericht aufgeführten Strömungen nicht der Fall und es ist somit erforderlich, die um den diffusiven Massentransport erweiterten Gleichungen zur Anwendung zu bringen. Streng genommen erfordern alle thermo-fluidmechanischen Gleichungen in Gasen die Anwendung der erweiterten Gleichungen. Die im Rahmen des DFG-Projektes abgeleiteten erweiterten Diffusionsgleichungen haben zu heftigen Diskussionen geführt. Die Richtigkeit der im Rahmen des Projektes durchgeführten Ableitungen wird jedoch nicht nur durch die aufgezeigten Lösungen von Strömungsproblemen gezeigt, sondern auch durch bereits durchgeführte praktische Nutzungen der erweiterten Gleichungen. Dabei wurden Teilergebnisse des vorliegenden Projekts aufgegriffen, um die abgeleiteten Gleichungen für die Auslegung neuartiger Trockner für dünne Flüssigkeitsfilme zur Anwendung zu bringen. Ein entsprechendes ZIM-F&E-Vorhaben wurde bewilligt. Weitere wissenschaftliche Verwertungen der gewonnenen Erkenntnisse werden folgen.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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Thermo-fluid-dynamics: Do we solve the right kind of equations? 5th Symposium on Turbulence, Heat and Mass Transfer, K. Hanjalic, Y. Nagamo & S. Jakirlic(ed.), vol.1, Dubrovnik, p.3, September 2006
Durst, F., Gomes, J. and Sambasivam, R.
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Derivations of Extended Navier-Stokes Equations from Molecular Transport Considerations for Compressible Ideal Gas Flows: Towards Extended Constitutive Forms. Physics of Fluids, vol. 19, pp. 088104 (1-4), 2007
Chakraborty, S., and Durst, F.
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Extended Navier-Stokes equations and treatments of microchannel gas flows. JSME Journal of Fluid Science and Technology, vol.4, No.2, pp.1-14, 2009
Dongari N., Sambasivam R. and Durst. F
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Pressure-driven diffusive gas flows in microchannels: From the Knudsen to the continuum regimes. Microfluidics and Nanofluidics, 6, pp. 679-692, 2009
Dongari, N., Sharma, A. & Durst, F.
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Ideal gas flows through microchannels – Revisited. Microfluidics and Nanofluidics Handbook: Chemistry, Physics and Life Sciences Principles, Edited by S. K. Mitra and S. Chakraborty, 2011
Sambasivam, R. and Durst, F.
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The Extended Navier-Stokes Equations Applied to Microchannel Flows. Microfluidics Conference, Heidelberg, Germany, 2012
Durst, F. and Sambasivam, R.
