Transportprozesse bei oszillierenden Tropfen und welligen Filmen - Entwicklung einer adaptiven Messmethode und kennzahlbasierten Beschreibung

In diesem Forschungsvorhaben wurden umfangreiche Analysen für die Phasengrenzbewegung bei Tropfen und Filmen erarbeitet und in allgemeingültiger Form auf Basis von Kennzahlen dargestellt. Außerdem wurden validierte Methoden für die numerische Strömungssimulation von mehrphasigen Strömungen mit zeitlich veränderlicher Phasengrenzfläche - sowohl für Tropfen als auch für Flüssigkeitsfilme - entwickelt.

Auf Basis dieser Daten können z. B. Transportprozesse von Flüssigkeiten, Durchmischungsprozesse und Reinigungsprozesse besser verstanden, zugeordnet und geplant werden. Damit können Reinigungsprozesse, Stofftransport- und Kühlprozesse in der Verfahrenstechnik sowie Karosserieformen im Automobilbereich optimiert werden, um zum Beispiel Korrosion durch Flüssigkeitsansammlungen oder Verschmutzungen zu minimieren. Auch die Materialien und Betriebsstrategien für Brennstoffzellen können auf Basis dieser Daten optimiert werden. Die entwickelten Simulationsmethoden werden aktuell in das Portfolio der am Projekt beteiligten Firmen aus dem Bereich Simulationsdienstleistung aufgenommen.

Das im Projekt entwickelte adaptive Optik-Modul zur Aberrationskorrektur kann als Aufsatz für eine Vielzahl kamerabasierter Messverfahren verwendet werden. Zudem können auch einzelne Module unabhängig vom Gesamtsystem eingesetzt werden, beispielsweise das 3D-PTV-System zur präzisen mikrofluidischen Strömungsmessung oder auch der Wellenfrontsensor zur Charakterisierung von Phasengrenzflächen. Messtechnikhersteller können ihr Portfolio um Module wie Echtzeit-Aberrationskorrektur erweitern und so neue Anwendungsfelder aus verschiedensten industriellen Bereichen erschließen. Auf diesem Gebiet sind vor allem kleine und mittelgroße Unternehmen aktiv, die somit direkt von den Ergebnissen dieses Projekts profitieren.

Bearbeitet wurde das Forschungsthema von 08/20 bis 12/23 an der Bergischen Universität Wuppertal, Fakultät Maschinenbau und Sicherheitstechnik (Gaußstr. 20, 42119 Wuppertal Tel. 0202/4393903) unter der Leitung von Dr. S. Burgmann (Leiter der Forschungseinrichtung: Dr. U. Janoske) und der TU Dresden, Institut für Grundlagen der Elektrotechnik und Elektronik, Professur für Mess- und Sensorsystemtechnik (01062 Dresden, Tel. 0351/46335314) unter der Leitung von Dr. L. Büttner (Leiter der Forschungseinrichtung: Prof. Dr. J. Czarske).