Simulation der Ablösung fragiler Partikelschichten von festen Oberflächen unter Beachtung transienter kinetischer Effekte

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Eberhard Schmidt
• Fachliche Zuordnung: Mechanische Verfahrenstechnik
• Förderung: Förderung von 2004 bis 2008
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 5434514

Die Ausbildung von Partikelschichten auf festen Oberflächen ist kennzeichnend für Verfahren zur Partikelabscheidung aus Gasen. Auch beim Transport durch Leitungen, bei der Lagerung in Behältern, bei der Verarbeitung in Mischern etc. entstehen Wandablagerungen. Diese Schichten müssen periodisch entfernt werden, um die Funktionstüchtigkeit des jeweiligen Apparates oder Bauteils aufrecht zu erhalten. Die Qualität dieser Regenerierung hängt von der Beanspruchungsart und der Festigkeit der Schichtstruktur ab. Das Wissen zu quantitativen Charakterisierung der Schichtfestigkeit als Funktion relevanter Einflussgrößen ist gering; die Auslegung der Regenerierungsvorrichtungen erfolgt empirisch. Modelle und Simulationsprogramme hierzu basieren auf Betrachtungen der Statik; Kinetik und Dynamik bleiben bisher unberücksichtigt. In dem Vorhaben werden zwei Arbeitshypothesen aufgestellt, die es zu verifizieren gilt. These 1: Der lokale zeitliche Verlauf der trennend wirkenden Kräfte beeinflusst die Ablösung von Partikelschichten maßgeblich. These 2: Die Bewegungsgeschwindigkeit einzelner, in der Ablösung befindlicher Bruchstücke der Partikelschicht beeinflusst die Ablösung benachbarter, noch haftender Bereiche maßgeblich. Durch Entwicklung neuer Modelle zur Erfassung transienter Effekte und hierauf aufgebaute Simulationsprogramme wird erstmals die Schichtablösungskinetik beschrieben und mit vorhandenen Daten experimenteller Untersuchungen verglichen. Die Bedeutung der aufgestellten Thesen für Theorie und Praxis wird herausgearbeitet.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen