Korrelierte und unkorrelierte Partikelfluktuationen

Sowohl in industriellen Prozessen, als auch in der Natur, trifft man auf viele verschiedene partikelgeladene Strömungen. Von Sedimentation in Flüssen, über Hangrutschungen, bis hin zur Polymer- und Stahlerzeugung, haben alle diese Strömungen gemeinsam, dass sich feste Teilchen in und mit einer Flüssigkeit bewegen. Dabei interagieren die Partikel mit der Flüssigkeit und können Verwirbelungen hervorrufen oder verkleinern. Zusätzlich stoßen die harten Teilchen auch miteinander und können sich gemeinsam oder in unterschiedliche Richtungen voneinander wegbewegen. In diesem Projekt wird ein besonderes Augenmerk auf den Zusammenhang der Bewegung der Teilchen durch Stöße in verschiedene Richtungen und der durch die turbulenten Wirbel erzeugte gemeinsame Bewegung der Teilchen gelegt. Dieser Zusammenhang wird sowohl mit mathematischen Gleichungen hergeleitet, als auch mittels hochaufgelöster numerischer Simulationen vorhergesagt und beurteilt. In den numerischen Simulationen werden die Bewegungsgleichungen der Teilchen und der Flüssigkeit auf Supercomputern gelöst. Ziel des Projektes ist es, den Zusammenhang der Bewegungen mit vereinfachten mathematischen Modellen zu beschreiben, um so die Rechenleistung der Simulationen um mehr als den Faktor 100 zu reduzieren. Dies ermöglicht der Industrie, durch die effizienteren Simulationen, Prozesse schneller und genauer vorherzusagen und sie zu kontinuierlich verbessern. Neue, effizientere und somit umweltschonendere Prozesse können somit schneller implementiert werden. Der Umstieg von fossilen Brennstoffen auf umweltfreundlichere Alternativen, wie Wasserstoff, wird damit beschleunigt.