• Finite-Volumen Berechnungsverfahren
  • Mehrgitteralgorithmen
  • Turbulenzmodellierung und Simulation
    • Large Eddy Simulation (LES)
    • Direkte Numerische Simulation (DNS)
    • Reynolds-Gemittelte Turbulenzmodellierung (RANS)
  • Fluid-Struktur-Wechselwirkungsprobleme Externer Link:  1, 2
  • Mehrphasenströmungen
  • Zelluläre Automaten
  • High-Performance Computing
  • Strömungsvisualisierung
<-
Flow over a backward-facing step
<-
Fluid structure interaction
<-
LES computation of fluid structure interaction

<-
Flow past a cylinder
<-
Flow over an inclined plate
<-
Flow around an InterRegio train influenced by cross-wind

<-
Flow over an inclined airfoil
<-
Plot of streamlines
<-
Invariant map of flow over a NACA4415 airfoil at Re=100000

<-
Temperature distribution and melt-crystal interface in a model Czochralski system. When cooling the crystal from the top, the interface moves upwards.
<-
Temperature distribution and melt-crystal interface in a model Czochralski system. When the crucible and crystal are slowly counterrotating, the interface is shaped convex towards the melt.
<-
Instantaneous temperature distribution in a large Czochralski setup

<-
Instantaneous temperature isosurface in an idealized Czochralski crucible showing characteristic thermal plumes.
<-
Turbulent flow in a stirred vessel
<-
Turbulent flow in a stirred vessel

Ermittlung der Einflüsse rheologischer und physikalischer Größen von Lebensmitteln auf die humansensorische Wahrnehmung

Geschwindigkeitsverteilung auf der Zungenoberfläche beim Schluckvorgang

Hauptziel dieser Arbeit ist es, die Auswirkungen physikalischer Größen auf das Mundgefühl, der so genannten Textur, von Lebensmitteln zu studieren. Dabei kommen vielfältige Methoden wie Künstlich Neuronale Netze (KNN) und Fuzzy zum Einsatz. Ein Weiteres Forschungsvorhaben besteht in der Entwicklung und Validierung eines humanadäquaten Mundmodels, anhand dessen mit z.B. Heißflimsensoren die Druck- und Scherspannungsverteilung während der Nahrungsaufnahme untersucht werden.

Effizienzanalyse von Prozess- und Anlagenkonzepten zur schonenden Haltbarmachung von Lebensmitteln mittels neuartiger Hochdruckverfahren

Dieses Forschungsvorhaben ist Teil eines Verbundprojektes, dessen Gegenstand die Untersuchung der Eignung des Hochdrucks (HD) zur Produkt schonenden, Umweltschutz konformen und wirtschaftlichen Haltbarmachung von Lebensmitteln in industriellem Maßstab darstellt. Besonderes Augenmerk legte das Projekt dabei auf neuartige Verfahrensmodifikationen wie zum Beispiel dem Hochdruck-kurzzeit-Verfahren. Das Verbundprojekt unterteilte sich in mehrere Workpackages (WP). Der Lehrstuhl für Strömungsmechanik (LSTM) bearbeitete das WP 8, in dem die thermofluiddynamische Auslegung erfolgte. Die Vorgehensweise gliederte sich in einzelne Aufgabenstellungen, die in der Bereitstellung relevanter thermophysikalischer Stoffwerte für ausgesuchte Medien mit Modellcharakter und deren Modellierung und sowie der Bereitstellung von thermofluiddynamischen Auslegungsstrategien für Hochdrucksysteme bestanden.

Thermofluiddynamisches, produktadaptiertes Prozessdesign bei der Hochdruckbehandlung biotischer und abiotischer Materie

Die Anwendung von Hochdruck im Bereich einiger hundert MPa dient z.B. im großen Maße bei der Lenkung von Reaktionen oder der Inaktivierung unerwünschter Enzyme und Mikroorganismen im chemischen, biologischen oder Lebensmittelbereich, während wertgebende Inhaltsstoffe weitgehend erhalten bleiben. Da die Prozessbedingungen wie Druck, Temperatur und Behandlungsgeschichte einen ausgesprochen hohen Einfluss auf die Richtung von biochemischen oder chemischen Reaktionen ausüben, zeigt sich das Studium thermofluiddynamischer Phänomene als unabdingbar. Auf diesem Wissen basierend lassen sich die Bedingungen entsprechend der Strömung und Wärmeübertragung optimal auf den gewünschten Prozess abstimmen. Innerhalb dieses Projekts stellt die Untersuchung der Homogenität der Temperatur- und Strömungsfelder bei Hochdruckbehandlungen flüssiger Medien (Druckrampen bis zu 400 Mpa/s, Druckhaltezeiten bis zu Minuten) einen Teilbereich dar, welcher den Einfluss dieser auf die Homogenität von biochemischen Reaktionen berücksichtigt. Um die gleichmäßige Behandlung des Mediums zu erzielen, zeigen sich nicht nur die Gleichmäßigkeit der Parameter Druck und Temperatur ausschlaggebend, sondern auch die Sensitivität von biochemischen Reaktionen auf diese. Dafür werden numerische Simulationen und analytische Überlegungen der genannten Hochdruckprozesse, sowie Sensivitätsanalysen von Beispielreaktionen angewandt. Die Ergebnisse führen zu Empfehlungen für die Verbesserung der Prozesshomogenität.

Einfluss des hydraulischen Transportes auf die Konstitution, Erosion und Populationsdynamik aerober granularer Belebtschlammflocken

Das Ziel der bisherigen Forschungsarbeiten liegt im Verständnis der hydrodynamischen Phänome der Granulation von Belebtschlammflocken bei aeroben Konditionen, um diese bei der biologischen Abwasserbehandlung in Form eines Bioreaktors anzuwenden. Die Erforschung fluidmechanischer Zustände und deren Einfluss auf die Formation und Destruktion der Granulation erfolgt sowohl experimentell als auch mittels numerischer Methoden am Lehrstuhl für Strömungsmechanik(LSTM). Um die experimentellen Erkenntnisse zu analysieren und zu komplementieren erfolgt die numerische Simulation des Versuchsreaktors unter Verwendung von CFD-Methoden. Zusätzlich werden hybride Methoden entwickelt, um die numerischen Prognosen zu verbessern. Die hybriden Methoden kombinieren CFD-Methoden mit Künstlichen Neuronalen Netze (KNN) oder optische in-situ Techniken, was zu besseren numerischen Simulationsergebnissen führt.