Numerische Simulation von Transport- und Abscheideprozessen in der Gas-Feststoff-Filtration

Von:

Johannes Weber

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Eine grundlegende Problematik der numerischen Simulation von Filtrationsprozessen sind die unterschiedlichen Größenskalen, auf denen sich die in den Simulationen abzubildenden physikalischen Vorgänge abspielen. Während die Größe der Filtergehäuse und Filterelemente einige Zentimeter oder mehr umfasst, erfolgt die eigentliche Abscheidung der Partikel auf Filterfasern von einigen Micrometern Durchmesser. Die derzeit zur Verfügung stehenden Rechner bieten nicht die erforderliche Leistung, um den Filtrationsprozess eines mehrere Zentimeter großen Filtermoduls bis auf die Ebene der Einzelpartikelabscheidung auf Fasern abzubilden. Aus diesem Grund werden in dieser Arbeit Simulationsmodelle entwickelt, die die numerische Simulation des Filtrationsprozesses in unterschiedlichen Detaillierungsgraden und damit unterschiedlichen Größenskalen ermöglichen. Dabei werden zwei unterschiedliche Ansätze verfolgt. Zum einen werden durch vereinfachende Annahmen die Voraussetzungen dafür geschaffen, in den Simulationen die Abscheidung einer möglichst großen Anzahl an Partikeln abzubilden, zum anderen die möglichst detaillierte Berücksichtigung aller auftretenden Effekte angestrebt.