Modellierung von Phänomenen der Zweiphasenströmung

Aktuelles

Erster Termin der Vorlesung ist am 18.10.2012 um 13:30 Uhr im MW 1701.

Termine

Lehrveranstaltungen (WS&SS, 2+0 h, 2 ECTS)

		Zeit / Tag	Ort
	Vorlesung	Do 13:30 - 15:00	MW 1701
	Dozent	Dr.-Ing. Heinz-Günther Sonnenburg

Lehrmaterialien

Prüfung

Beschreibung

Schwerpunkt der Vorlesung liegt auf der Vermittlung der Kenntnisse zur Phänomenologie und zur analytischen Beschreibung der Zweiphasenströmung in der Prozesstechnik. Ohne auf numerische Aspekte in allzu großer Tiefe einzugehen, werden die technisch relevanten Modellierungskonzepte sowie die Strategie zu deren Qualifizierung diskutiert.
Nach einer Einführung in die Problemstellung werden im ersten Teil der Vorlesung, ausgehend von den Phänomenen der Zweiphasenströmung, die Bilanzgleichungen zur Beschreibung der Zweiphasenströmung abgeleitet. Hierbei werden Nichtgleichgewichtsphänomene wie thermisches und mechanisches Ungleichgewicht berücksichtigt. Im zweiten Teil der Vorlesung wird ein Überblick über die konstitutiven Gleichungen gegeben: Energie- und Impulsaustausch zwischen Fluid und Wand sowie Massen-, Energie- und Impulsaustausch an der Phasengrenze. Im dritten Teil werden Strategien zur Programmvalidierung (Vergleich Experiment - Rechnung), sowie die Methoden zur Quantifizierung der Code-Unsicherheiten angesprochen.



Lehrinhalt der Vorlesung „Modellierung von Phänomenen der Zweiphasenströmung“:

• Einführung in die Problemstellung

• Definitionen

• Grundlagen

- Zustandsgleichungen
- Thermisches Gleichgewicht
- Metastabile Zustände




• Erhaltungssätze

- Massen-, Energie- und Impulsbilanz
- Homogenes Gleichgewichtsmodell
- Getrennte Betrachtung von Flüssigkeits- und Dampfphase
- Two-Fluid Model (Wallis Model)




• Konstitutive Gleichungen

- Energie- und Impulsaustausch an der Wand
- Massen-, Energie- und Impulsaustausch am Interface




• Strömungsformen

- Strömungskarten für vertikale und horizontale Strömungen
- Schießende Strömung
- Übergang zwischen Strömungsformen
- Neue Modellierungsansätze




• Phasenseparation

- Phasenseparation im stagnierenden Fluid
- Phasenseparation im strömenden Fluid
- Drift-Flux Modell, Gegenstrombegrenzung
- Drift-Flux in geneigten und horizontalen Kanälen
- Ausbreitung einer Void-Störung




• Druckverlust

- Modell zum 2-Phasen-Druckverlust
- Modellansatz von Lockhard und Martinelli




• Kritische Strömung

- Ausbreitung von Druckwellen in einem zweiphasigen Fluid
- Starre und elastische Wand
- Kritische Strömung - Überblick über die Modellansätze
- Mechanisches Ungleichgewicht
- Thermisches Ungleichgewicht
- Experiment zur verzögerten Verdampfung




• Wärmeübertragung

- Phänomenologie bei Wärmeeintrag von der Wand
- Nukijama Kurve
- Kritische Heizflächenbelastung
- Filmsieden, Leidenfrost Phänomen
- Entrainment, Wiederbenetzen (Quenchen)
- Modellbildung mittels Thermodynamik irreversibler Prozesse




• Modell- und Codevalidierung

- Validierungsstrategie
- Benchmarkrechnungen
- Sensitivitätsanalysen
- Unsicherheitsanalysen

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