Prof. Thévenin

Prof. Dr.-Ing. habil. Dominique Thévenin

Fakultät für Verfahrens- und Systemtechnik
Institut für Strömungstechnik und Thermodynamik (ISUT)
Gebäude 14, Universitätsplatz 2, 39106 Magdeburg, G14-113
Publikationen

2024

Buchbeitrag

Investigating fluid flow dynamics in triply periodic minimal surfaces (TPMS) structures using CFD simulation

Vhora, Kasimhussen; Neeraj, Tanya; Thévenin, Dominique; Janiga, Gábor; Sundmacher, Kai

In: Computer aided chemical engineering - Amsterdam [u.a.] : Elsevier, Bd. 53 (2024), S. 709-714 [Symposium: 34th European Symposium on Computer Aided Process Engineering / 15th International Symposium on Process Systems Engineering, ESCAPE-34/PSE2024, Florence, Italy, 2-6 June 2024]

Begutachteter Zeitschriftenartikel

Numerical study of convective heat transfer in static arrangements of particles with arbitrary shapes - a monolithic hybrid lattice Boltzmann-finite difference-phase field solver

Namdar, Reza; Khodsiani, Mohammadhassan; Safari, Hesameddin; Neeraj, Tanya; Hosseini, Seyed Ali; Beyrau, Frank; Fond, Benoît; Thévenin, Dominique; Varnik, Fathollah

In: Particuology - Amsterdam : Elsevier, Bd. 85 (2024), S. 186-197

A hybrid lattice Boltzmann/immersed boundary method/finite-difference model for thermal fluid-solid interactions

Gharibi, Farshad; Hosseini, Seyed Ali; Thévenin, Dominique

In: International communications in heat and mass transfer - Amsterdam [u.a.] : Elsevier Science, Bd. 155 (2024), Artikel 107525, insges. 15 S.

A parameter-free and monolithic approach for multiscale simulations of flow, transport, and chemical reactions in porous media

Ou, Zhisong; Xue, Qiang; Wan, Yong; Wei, Houzhen; Chi, Cheng; Thévenin, Dominique

In: Journal of computational physics - Amsterdam : Elsevier, Bd. 514 (2024), Artikel 113203, insges. 24 S.

Primary breakup of a jet coupled with vortex-induced string cavitation in a fuel injector nozzle

Guan, Wei; Huang, Yunlong; He, Zhixia; Guo, Genmiao; Wang, Chuqiao; Thévenin, Dominique

In: Physics of fluids - [Erscheinungsort nicht ermittelbar] : American Institute of Physics, Bd. 36 (2024), Heft 5, insges. 18 S.

Thermal effects connected to crystallization dynamics - a lattice Boltzmann study

Tan, Qianyan; Hosseini, S. A.; Seidel-Morgenstern, Andreas; Thévenin, Domenique; Lorenz, H.

In: International journal of multiphase flow - Oxford : Pergamon Press, Bd. 171 (2024), Artikel 104669, insges. 11 S.

Lattice Boltzmann methods for combustion applications

Hosseini, Seyed Ali; Boivin, Pierre; Thévenin, Dominique; Karlin, Ilya

In: Progress in energy and combustion science - Amsterdam [u.a.] : Elsevier Science, Bd. 102 (2024), Artikel 101140, insges. 22 S.

Mapping performance of a marine energy harvesting turbine for flow coefficient and Reynolds number with varying Mach number through an automated optimization technique

Das, Tapas K.; Kerikous, Emeel; Janiga, Gábor; Venkatesan, Nithya; Thévenin, Dominique; Samad, Abdus

In: Journal of the Brazilian Society of Mechanical Sciences and Engineering / Associação Brasileira de Engenharia e Ciências Mecânicas - Berlin : Springer, Bd. 46 (2024), Artikel 196, insges. 15 S.

High viscosity ratio multicomponent flow simulations in porous media using a pseudo-potential central moment lattice Boltzmann method

Gharibi, Farshad; Ghavaminia, Alireza; Ashrafizaadeh, Mahmud; Zhou, Hongling; Thévenin, Dominique

In: Chemical engineering science - Amsterdam [u.a.] : Elsevier Science, Bd. 297 (2024), Artikel 120289, insges. 13 S.

Experiments and predictions for severe slugging of gas-liquid two-phase flows in a long-distance pipeline-riser system

Chang, Yingjie; Xu, Qiang; Zou, Suifeng; Zhao, Xiangyuan; Wu, Quanhong; Wang, Yechun; Thévenin, Dominique; Guo, Liejin

In: Ocean engineering - Amsterdam [u.a.] : Elsevier Science, Bd. 301 (2024), Artikel 117636, insges. 13 S.

Revisiting performance of reactivity stratification with hydrogen addition for ammonia combustion

Guan, Wei; Chi, Cheng; Liang, Wenkai; Thévenin, Dominique

In: Proceedings of the Combustion Institute - Amsterdam [u.a.] : Elsevier, Bd. 40 (2024), Heft 1-4, Artikel 105749, insges. 7 S.

Effect of differential diffusion on head-on quenching of premixed NH3/H2/air flames within turbulent boundary layers

Chi, Cheng; Yu, Chunkan; Cuenot, Bénédicte; Maas, Ulrich; Thévenin, Dominique

In: Proceedings of the Combustion Institute - Amsterdam [u.a.] : Elsevier, Bd. 40 (2024), Heft 1-4, Artikel 105276, insges. 7 S.

Effects of cryogenic temperature on turbulent premixed hydrogen/air flames

Chen, Chongpeng; Chi, Cheng; Thévenin, Dominique; Han, Wang; Yang, Lijun

In: Proceedings of the Combustion Institute - Amsterdam [u.a.] : Elsevier, Bd. 40 (2024), Heft 1-4, Artikel 105749, insges. 7 S.

Investigating the impact of dispersion gas composition on the flame structure in the SpraySyn burner using DNS

Abdelsamie, Abouelmagd; Guan, Wei; Nanjaiah, Monika; Wlokas, Irenäus; Wiggers, Hartmut; Thévenin, Dominique

In: Proceedings of the Combustion Institute - Amsterdam [u.a.] : Elsevier, Bd. 40 (2024), Heft 1-4, Artikel 105398, insges. 8 S.

Simulation of reacting flows in packed beds using flamelet generated manifolds

Illana, E.; Merten, H.; Bergold, T.; Khodsiani, Mohammadhassan; Hosseini, S.; Mira, D.; Beyrau, Frank; Thévenin, Dominique; Scherer, Viola

In: Thermal science and engineering progress - Amsterdam : Elsevier, Bd. 47 (2024), Artikel 102264, insges. 15 S.

Dissertation

Application of the Lattice Boltzmann Method to Hemodynamic Simulations in Intracranial Aneurysms

Huang, Feng; Janiga, Gábor; Thévenin, Dominique; Preim, Bernhard

In: Magdeburg: Universitätsbibliothek, Dissertation Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg, Fakultät für Verfahrens- und Systemtechnik 2024, 1 Online-Ressource (xvii, 136 Seiten, 51,81 MB) [Literaturverzeichnis: Seite 107-126][Literaturverzeichnis: Seite 107-126]

2023

Buchbeitrag

Objective functions for the blade shape optimisation of a cross-flow tidal turbine under constraints

Ruiz-Hussmann, Karla; Delafin, Pierre-Luc; Bonamy, Cyrille; Delannoy, Yves; Thévenin, Dominique; Hoerner, Stefan

In: 15th Proceedings of the European Wave and Tidal Energy Conference - Southampton, UK : Energy and Climate Change Division ; Blanko Ilzarbem Jesús María . - 2023

Autonomous particles for in-situ-friendly flow map sampling

Wolligant, Steve; Rössl, Christian; Chi, Cheng; Thévenin, Dominique; Theisel, Holger

In: VMV 2023: Vision, Modeling & Visualization - Eurographics Association ; Guthe, Michael, S. 189-197 [Konferenz: VWV 2023, Braunschweig, Germany, September 27 - 29, 2023]

Performance enhancement of fluidic diode for a wave energy system through genetic Algorithm

Kerikous, Emeel; Hithaish, Doddamani; Samad, Abdus; Hoerner, Stefan; Thévenin, Dominique

In: 15th Proceedings of the European Wave and Tidal Energy Conference - Southampton, UK : Energy and Climate Change Division ; Blanko Ilzarbem Jesús María . - 2023 [Konferenz: 15th European Wave and Tidal Energy Conference, EWTEC 2023, Bilbao, 3-7 September 2023]

Begutachteter Zeitschriftenartikel

Toward pore-scale simulation of combustion in porous media using a low-Mach hybrid lattice Boltzmann/finite-difference solver

Hosseini, S. A.; Thévenin, Dominique

In: Physics of fluids - Melville, NY : American Institute of Physics, Bd. 35 (2023), Heft 6, Artikel 067129, insges. 13 S.

Direct numerical simulations of polypropylene gasification in supercritical water

Cheng, Chi; Wei, Guan; Zhisong, Ou; Sundmacher, Kai; Thévenin, Dominique

In: Physics of fluids - Melville, NY : American Institute of Physics, Bd. 35 (2023), Heft 6, insges. 14 S.

Large eddy simulations of turbulent gas-liquid flows in a diverging horizontal channel using a hybrid multiphase approach

Nguyen, Bich-Diep; Popp, Sebastian; Hundshagen, Markus; Skoda, Romuald; Mansour, Michael; Thévenin, Dominique; Hasse, Christian

In: Journal of fluids engineering - New York, NY : ASME, Bd. 145 (2023), Heft 3, Artikel 031501, insges. 11 S.

Improving air-water two-phase flow pumping in centrifugal pumps using novel grooved front shrouds

Mansour, Michael; Kopparthy, Saketh Bharadwaj; Thévenin, Dominique

In: Chemical engineering research and design - Amsterdam : Elsevier, Bd. 197 (2023), S. 173-191

Three-dimensional flow simulation by a hybrid two-phase solver for the assessment of liquid/gas transport in a volute-type centrifugal pump with twisted blades

Hundshagen, Markus; Rave, Kevin; Mansour, Michael; Thévenin, Domenique; Skoda, Romuald

In: International journal of turbomachinery, propulsion and power - Basel : MDPI, Bd. 8 (2023), Heft 3, Artikel 28, insges. 15 S.

A dedicated reduced kinetic model for ammonia/dimethyl-ether turbulent premixed flames

Guan, Wei; Abdelamie, Abouelmagd; Chi, Cheng; He, Zhixia; Thévenin, Dominique

In: Combustion and flame - Amsterdam [u.a.] : Elsevier Science, Bd. 257 (2023), Heft Part 2, Artikel 113002

Interaction of a turbulent flame with the very-large-scale structures in a channel flow

Chi, Cheng; Theisel, Holger; Thévenin, Dominique

In: European journal of mechanics / B - Paris : Gauthier-Villars, Bd. 101 (2023), S. 167-175

DNS study on reactivity stratification with prechamber H2 air turbulent jet flame to enhance NH3 air combustion in gas engines

Chi, Cheng; Thévenin, Dominique

In: Fuel - New York, NY [u.a.] : Elsevier, Bd. 347 (2023), Artikel 128387

An improved void fraction prediction model for gas-liquid two-phase flows in pipeline-riser systems

Chang, Yinjie; Xu, Qiang; Zou, Suifeng; Zhao, Xiangyuan; Wu, Quanhong; Wang, Yechun; Thévenin, Dominique; Guo, Liejin

In: Chemical engineering science - Amsterdam [u.a.] : Elsevier Science, Bd. 278 (2023), Artikel 118919

Evolutionary optimization of a Savonius rotor with sandeel-inspired blades

Abdelghafar, Islam; Kerikous, Emeel; Hoerner, Stefan; Thévenin, Dominique

In: Ocean engineering - Amsterdam [u.a.] : Elsevier Science, Bd. 279 (2023), Artikel 114504

Optimum geometry of seashell-shaped wind turbine rotor - maximizing output power and minimizing thrust

Abdelghafar, Islam; Refaie, Abdelaziz G.; Kerikous, Emeel; Thévenin, Dominique; Hoerner, Stefan

In: Energy conversion and management - Amsterdam [u.a.] : Elsevier Science, Bd. 292 (2023), Artikel 117331

Low mach number lattice Boltzmann model for turbulent combustion - flow in confined geometries

Hosseini, Seyed Ali; Darabiha, Nasser; Thévenin, Dominique

In: Proceedings of the Combustion Institute - Amsterdam [u.a.] : Elsevier, Bd. 39 (2023), Heft 4, S. 5357-5364

Mandelic acid single-crystal growth - experiments VS numerical simulations

Tan, Qianyan; Hosseini, S. A.; Seidel-Morgenstern, Andreas; Thévenin, Dominique; Lorenz, Heike

In: Communications in computational physics - Hong Kong : Global Science Press, Bd. 33 (2023), Heft 1, S. 77-100

Effects of molecular diffusion modeling on turbulent premixed NH3/H2/air flames

Chi, Cheng; Han, Wang; Thévenin, Dominique

In: Proceedings of the Combustion Institute - Amsterdam [u.a.] : Elsevier, Bd. 39 (2023), Heft 2, S. 2259-2268

Experimental investigation of the residence time distribution in a screw-type apparatus designated to extract artemisinin

Lehr, Annemarie; Vu, Giang Truong; Janiga, Gabor; Seidel-Morgenstern, Andreas; Thévenin, Dominique

In: Chemical engineering and processing - Amsterdam [u.a.] : Elsevier, Bd. 187 (2023), Artikel 109337

Modeling gas flows in packed beds with the lattice Boltzmann method - validation against experiments

Neeraj, Tanya; Velten, Christin; Janiga, Gabor; Zähringer, Katharina; Namdar, Reza; Varnik, Fathollah; Thévenin, Dominique; Hosseini, Seyed Ali

In: Flow, turbulence and combustion - Dordrecht [u.a.] : Springer Science + Business Media B.V., Bd. 111 (2023), Heft 2, S. 463-491

State of the art on two-phase non-miscible liquid/gas flow transport analysis in radial centrifugal pumps. Part B: Review of experimental investigations

Mansour, Michael; Thévenin, Dominique

In: International journal of turbomachinery, propulsion and power - Basel : MDPI, Bd. 8 (2023), Heft 4, Artikel 42, insges. 49 S.

Impact of flow conditions and geometrical parameters on the separation of two immiscible liquids in helical pipes

Mansour, Michael; Müller, Conrad; Thévenin, Dominique; Zähringer, Katharina

In: Technische Mechanik - Magdeburg : Inst., Bd. 43 (2023), Heft 1, S. 59-72

Comparing LES and URANS results with a reference DNS of the transitional airflow in a patient-specific larynx geometry during exhalation

Abdelsamie, Abouelmagd; Voß, Samuel; Berg, Philipp; Chi, Cheng; Arens, Christoph; Thévenin, Dominique; Janiga, Gábor

In: Computers & fluids - Amsterdam [u.a.] : Elsevier Science, Bd. 255 (2023), Artikel 105819

Direct numerical simulation of SpraySyn burner - impact of liquid solvent

Abdelsamie, Abouelmagd; Wiggers, Hartmut; Kruis, Frank Einar; Thévenin, Dominique

In: International journal of spray and combustion dynamics - Thousand Oaks, CA : SAGE Publications, Bd. 15 (2023), Heft 4, S. 237-247

2022

Buchbeitrag

Numerical study on the solid phase residence time distribution in a counter-current screw extractor

Lehr, Annemarie; Janiga, Gábor; Seidel-Morgenstern, Andreas; Thévenin, Dominique

In: Symposium: 32nd European Symposium on Computer Aided Process Engineering, Computer aided chemical engineering - Amsterdam [u.a.]: Elsevier, Bd. 51 (2022), S. 13-18

Begutachteter Zeitschriftenartikel

Genetic optimisation of a free-stream water wheel using 2D computational fluid dynamics simulations points towards design with fully immersed blades

Shingala, Abhishekkumar; Cleynen, Olivier; Jain, Aman; Hoerner, Stefan; Thévenin, Dominique

In: Energies - Basel : MDPI, Bd. 15 (2022), Heft 10, Artikel 3723, insges. 20 S.

Transient ignition of premixed methane/air mixtures by a pre-chamber hot jet - a DNS study

Chi, Cheng; Abdelsamie, Abouelmagd; Thévenin, Dominique

In: Flow, turbulence and combustion - Dordrecht [u.a.]: Springer Science + Business Media B.V., Bd. 108 (2022), 3, S. 775-795

An efficient method for computing the power potential of bypass hydropower installations

Cleynen, Olivier; Powalla, Dennis; Hoerner, Stefan; Thévenin, Dominique

In: Energies - Basel : MDPI, Bd. 15 (2022), Heft 9, Artikel 3228, insges. 13 S.

A numerical approach for active fish behaviour modelling with a view toward hydropower plant assessment

Powalla, Dennis; Hoerner, Stefan; Cleynen, Olivier; Thévenin, Dominique

In: Renewable energy - Amsterdam [u.a.] : Elsevier Science, Bd. 188 (2022), S. 957-966

Direct numerical simulations of auto-igniting mixing layers in ammonia and ammonia-hydrogen combustion under engine-relevant conditions

Yang, W.; Ranga Dinesh, K. K. J.; Luo, K. H.; Thévenin, Dominique

In: International journal of hydrogen energy - New York, NY [u.a.]: Elsevier, Bd. 47 (2022), 89, S. 38055-38074

Investigations on the effect of rotational speed on the transport of air-water two-phase flows by centrifugal pumps

Mansour, Michael; Kopparthy, Saketh; Thévenin, Dominique

In: International journal of heat and fluid flow - Amsterdam [u.a.]: Elsevier Science, Bd. 94 (2022)

Automatic blade shape optimization of a three-bladed modified savonius turbine

Mohamed, Mohamed H.; Alqurashi, Faris; Thévenin, Dominique

In: Frontiers in energy research - Lausanne: Frontiers Media, Bd. 9 (2022), insges. 9 S.

Quantitative impact of a micro-cylinder as a passive flow control on a horizontal axis wind turbine performance

Mostafa, Wafaa; Abdelsamie, Abouelmagd; Sedrak, Momtaz; Thévenin, Dominique; Mohamed, Mohamed H.

In: Energy - Amsterdam [u.a.]: Elsevier Science, Bd. 244 (2022), Part A

Interface-resolved direct numerical simulations of interphase momentum, heat, and mass transfer in supercritical water gasification of coal

Ou, Zhisong; Guo, Liejin; Chi, Cheng; Zhu, Shixing; Ren, Changsheng; Jin, Hui; Thévenin, Dominique

In: Physics of fluids - Melville, NY: American Institute of Physics, Bd. 34 (2022), insges. 18 S.

Maximizing the performance of pump inducers using CFD-based multi-objective optimization

Parikh, Trupen; Mansour, Michael; Thévenin, Dominique

In: Structural and multidisciplinary optimization - Berlin: Springer, Bd. 65 (2022), 9, insges. 23 S.

Direct numerical simulation of turbulent premixed ammonia and ammonia-hydrogen combustion under engine-relevant conditions

Yang, W.; Ranga Dinesh, K. K. J.; Luo, K. H.; Thévenin, Dominique

In: International journal of hydrogen energy - New York, NY [u.a.]: Elsevier, Bd. 47 (2022), 20, S. 11083-11100

Development and validation of a design tool for an improved pitot-tube jet-pump allowing continuous fluid-fluid separation

Deylen, Jan; Köpplin, Jessica; Thévenin, Dominique

In: Journal of fluids engineering - New York, NY: ASME, Bd. 144 (2022), 1, insges. 11 S.

Two-phase flow simulations of liquid/gas transport in radial centrifugal pumps with special emphasis on the transition from bubbles to adherent gas accumulations

Hundshagen, Markus; Rave, Kevin; Nguyen, Bich-Diep; Popp, Sebastian; Hasse, Christian; Mansour, Michael; Thévenin, Dominique; Skoda, Romuald

In: Journal of fluids engineering - New York, NY: ASME, Bd. 144 (2022), 10, insges. 15 S.

Lattice Boltzmann model for simulation of flow in intracranial aneurysms considering non-Newtonian effects

Hosseini, Seyed Ali; Huang, F.; Thévenin, Dominique

In: Physics of fluids - [S.l.]: American Institute of Physics, Bd. 34 (2022), 7, insges. 14 S.

Efficient premixed turbulent combustion simulations using flamelet manifold neural networks - a priori and a posteriori assessment

Chi, Cheng; Xu, Xiaopeng; Thévenin, Dominique

In: Combustion and flame - Amsterdam [u.a.]: Elsevier Science, Bd. 245 (2022)

Identification and analysis of very-large-scale turbulent motions using multiscale proper orthogonal decomposition

Chi, Cheng; Thévenin, Dominique; Smits, Alexander J.; Wolligandt, Steve; Theisel, Holger

In: Physical review fluids - College Park, MD : APS, Bd. 7 (2022), Heft 8, Artikel 084603, insges. 19 S.

Data-driven discovery of heat release rate markers for premixed NH3/H2/air flames using physics-informed machine learning

Chi, Cheng; Sreekumar, Srijith; Thévenin, Dominique

In: Fuel - New York, NY [u.a.]: Elsevier, Bd. 330 (2022)

A directional ghost-cell immersed boundary method for low Mach number reacting flows with interphase heat and mass transfer

Ou, Zhisong; Chi, Cheng; Guo, Liejin; Thévenin, Dominique

In: Journal of computational physics - Amsterdam: Elsevier, Bd. 468 (2022)

Performance improvement of a Wells turbine through an automated optimization technique

Das, Tapas K.; Kerikous, Emeel; Venkatesan, Nithya; Janiga, Gábor; Thévenin, Dominique; Samad, Abdus

In: Energy conversion and management: X - Amsterdam : Elsevier, Bd. 16 (2022), Artikel 100285

Fully resolved direct numerical simulation of single coal particle gasification in supercritical water

Ou, Zhisong; Guo, Liejin; Chi, Cheng; Zhao, Jiuyun; Jin, Hui; Thévenin, Dominique

In: Fuel - New York, NY [u.a.]: Elsevier, Bd. 329 (2022)

Modeling ice crystal growth using the lattice Boltzmann method

Tan, Q.; Hosseini, Seyed Ali; Seidel-Morgenstern, Andreas; Thévenin, Dominique; Lorenz, Heike

In: Physics of fluids - [S.l.]: American Institute of Physics, Bd. 34 (2022), 1, S. 14

Enhancement attempts for a three-bladed savonius turbine performance

Mohamed, Mohamed H.; Alqurashi, Faris; Ramadan, A.; Thévenin, Dominique

In: Frontiers in energy research - Lausanne: Frontiers Media, Bd. 10 (2022), insges. 13 S.

Dissertation

Optimization of a hydraulic Savonius turbine

Kerikous, Emeel; Thévenin, Dominique

In: Magdeburg: Universitätsbibliothek, Dissertation Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg, Fakultät für Verfahrens- und Systemtechnik 2022, 1 Online-Ressource (xx, 138 Seiten, 17,57 MB) [Literaturverzeichnis: Seite 127-138][Literaturverzeichnis: Seite 127-138]

Optimization of low-impact hydropower devices

Cleynen, Olivier; Thévenin, Dominique

In: Magdeburg: Universitätsbibliothek, 2022, 1 Online-Ressource (153 Seiten, 25,35 MB), Illustrationen

Unsicherheit in der hämodynamischen Charakterisierung intrakranieller Aneurysmen

Voß, Samuel; Thévenin, Dominique; Preim, Bernhard; Behme, Daniel

In: Magdeburg: Universitätsbibliothek, Dissertation Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg, Fakultät für Verfahrens- und Systemtechnik 2022, 1 Online-Ressource (XVI, 202 Seiten, 18,77 MB) [Literaturverzeichnis: Seite 171-187][Literaturverzeichnis: Seite 171-187]

2021

Begutachteter Zeitschriftenartikel

Numerical study of the separation of two immiscible liquids in helical and straight pipes

Mansour, Michael; Kasetti, Saiteja; Thévenin, Dominique; Nigam, Krishna D. P.; Zähringer, Katharina

In: Chemical engineering and processing - Amsterdam [u.a.] : Elsevier . - 2021

Performance enhancement of a Savonius turbine under effect of frontal guiding plates

Mohamed, Mohamed H.; Alqurashi, Faris; Thévenin, Dominique

In: Energy reports - Amsterdam [u.a.]: Elsevier, Bd. 7 (2021), S. 6069-6076

Fluorescence imaging methodology for oil-in-water concentration measurements

Köpplin, Jessica; Bednarz, Lena; Hagemeier, Thomas; Thévenin, Dominique

In: Chemical engineering & technology - Weinheim: Wiley-VCH Verl.-Ges., Bd. 44 (2021), 7, S. 1343-1349

Central moments multiple relaxation time LBM for hemodynamic simulations in intracranial aneurysms - an in-vitro validation study using PIV and PC-MRI

Hosseini, Seyed Ali; Berg, Philipp; Huang, Feng; Roloff, Christoph; Janiga, Gábor; Thévenin, Dominique

In: Computers in biology and medicine - Amsterdam [u.a.]: Elsevier Science, Bd. 131 (2021)

Settling of spherical particles in the transitional regime

Hagemeier, Thomas; Thévenin, Dominique; Richter, Thomas

In: International journal of multiphase flow - Oxford: Pergamon Press, Bd. 138 (2021)

The Taylor-Green vortex as a benchmark for high-fidelity combustion simulations using low-Mach solvers

Abdelsamie, Abouelmagd; Lartigue, Ghislain; Frouzakis, Christos E.; Thévenin, Dominique

In: Computers & fluids - Amsterdam [u.a.]: Elsevier Science, Bd. 223 (2021)

Combustion mode and mixing characteristics of a reacting jet in crossflow

Zhang, Zehua; Abdelsamie, Abouelmagd; Chi, Cheng; Thévenin, Dominique; Luo, Kai H.

In: Energy & fuels - Columbus, Ohio: American Chemical Society, Bd. 35 (2021), 16, S. 13325-13337

Passive flow control mechanisms with bioinspired flexible blades in cross-flow tidal turbines

Hoerner, Stefan; Abbaszadeh, Shokoofeh; Cleynen, Olivier; Bonamy, Cyrille; Maître, Thierry; Thévenin, Dominique

In: Experiments in fluids - Berlin: Springer, Bd. 62 (2021), insges. 14 S.

Lattice Boltzmann solver for multiphase flows - application to high Weber and Reynolds numbers

Hosseini, Seyed Ali; Safari, Hesameddin; Thévenin, Dominique

In: Entropy - Basel : MDPI, Bd. 23 (2021), Heft 2, Artikel 166

A computational fluid dynamics model for a water vortex power plant as platform for etho- and ecohydraulic research

Powalla, Dennis; Hoerner, Stefan; Cleynen, Olivier; Müller, Nadine; Stamm, Jürgen; Thévenin, Dominique

In: Energies - Basel: MDPI, Volume 14(2021), issue 3, article 639, 14 Seiten

Cross-flow tidal turbines with highly flexible blades - experimental flow field investigations at strong fluid-structure interactions

Hoerner, Stefan; Kösters, Iring; Vignal, Laure; Cleynen, Olivier; Abbaszadeh, Shokoofeh; Maître, Thierry; Thévenin, Dominique

In: Energies - Basel: MDPI, Volume 14(2021), issue 4, article 797, 17 Seiten

Simulation of a batch crystallizer using a multi-scale approach in time and space

Medeiros de Souza, Luís; Temmel, Erik; Janiga, Gábor; Seidel-Morgenstern, Andreas; Thévenin, Dominique

In: Chemical engineering science - Amsterdam [u.a.]: Elsevier Science, Volume 232 (2021), article 116344

On-the-fly artificial neural network for chemical kinetics in direct numerical simulations of premixed combustion

Chia, Cheng; Janiga, Gábor; Thévenin, Dominique

In: Combustion and flame - Amsterdam [u.a.] : Elsevier Science, Bd. 226 (2021), S. 467-477

Hemodynamic data assimilation in a subject-specific circle of Willis geometry

Gaidzik, Franziska; Pathiraja, Sahani; Saalfeld, Sylvia; Stucht, Daniel; Speck, Oliver; Thévenin, Dominique; Janiga, Gábor

In: Clinical neuroradiology - München : Urban & Vogel, Bd. 31 (2021), Heft 3, S. 643-651

Optimal design for the free-stream water wheel - a two-dimensional study

Cleynen, Olivier; Engel, Sebastian; Hoerner, Stefan; Thévenin, Dominique

In: Energy - Amsterdam [u.a.]: Elsevier Science, Volume 214 (2020), article 118880, 2021

Direct numerical simulation of turbulent spray combustion in the SpraySyn burner - impact of injector geometry

Abdelsamie, Abouelmagd; Chi, Chi; Nanjaiah, Monika; Skenderović, Ivan; Suleiman, Samer; Thévenin, Dominique

In: Flow, turbulence and combustion - Dordrecht [u.a.]: Springer Science + Business Media B.V., Bd. 106 (2021), S. 453-469

Dissertation

Direct numerical simulations of gaseous combustion in complex geometry

Chi, Cheng; Thévenin, Dominique

In: Magdeburg, 2021, xix, 220 Seiten, Illustrationen, Diagramme, 30 cm

Modular methodology for transient vehicle thermal management simulations

Ahmed, Saad; Rottengruber, Hermann; Thévenin, Dominique

In: Magdeburg, Dissertation Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg, Fakultät für Maschinenbau 2021, XIII, 144 Blätter [Literaturverzeichnis: Blatt 126-136][Literaturverzeichnis: Blatt 126-136]

Artikel in Kongressband

Assessment of multi-phase CFD methods for gas-laden liquid flows in centrifugal pumps with particular emphasis on the change of flow morphology

Hundshagen, Markus; Rave, Kevin; Mansour, Michael; Thévenin, Dominique; Skoda, Romuald

In: Konferenz: 14th European Conference on Turbomachinery Fluid dynamics & Thermodynamics, ETC14, virtual, April 12-16, 2021, 14th European Conference on Turbomachinery Fluid Dynamics & Thermodynamics - [Florence, Italy]: European Turbomachinery Society (Euroturbo) . - 2021, insges. 15 S.

2020

Buchbeitrag

CFD simulation of a solid-liquid counter-current screw extractor

Lehr, Annemarie; Janiga, Gábor; Seidel-Morgenstern, Andreas; Thévenin, Dominique

In: Computer aided chemical engineering - Amsterdam [u.a.]: Elsevier, 1997, Bd. 48.2020, S. 223-228[Symposium: 30th European Symposium on Computer Aided Process Engineering, 30.08. - 02.09.2020, virtual]

Begutachteter Zeitschriftenartikel

Compressibility in lattice Boltzmann on standard stencils: effects of deviation from reference temperature

Hosseini, Seyed Ali; Darabiha, N.; Thévenin, Dominique

In: Philosophical transactions of the Royal Society of London / A/ Royal Society - London: Royal Society, Bd. 378 (2020), 2175

Weakly compressible Lattice Boltzmann simulations of reacting flows with detailed thermo-chemical models

Hosseini, Seyed Ali; Eshghinejadfard, Amir; Darabiha, Nasser; Thévenin, Dominique

In: Computers and mathematics with applications: an international journal - Amsterdam [u.a.]: Elsevier Science, Bd. 79.2020, 1, S. 141-158

Mixing characterization in different helically coiled configurations by laser-induced fluorescence

Kováts, P.; Velten, C.; Mansour, Michael; Thévenin, Dominique; Zähringer, Katharina

In: Experiments in fluids - Berlin: Springer, Bd. 61 (2020), insges. 17 S.

Low-Mach hybrid lattice Boltzmann-finite difference solver for combustion in complex flows

Hosseini, Syed Ali; Abdelsamie, Abouelmagd; Darabiha, N.; Thévenin, Dominique

In: Physics of fluids: devoted to the publication of original theoretical, computational, and experimental contributions to the dynamics of gases, liquids, and complex or multiphase fluids - [S.l.]: American Institute of Physics, Volume 32(2020), issue 7, article 077105, 15 Seiten

Influence of viscosity and surface tension on bubble dynamics and mass transfer in a model bubble column

Kováts, P.; Thévenin, Dominique; Zähringer, Katharina

In: International journal of multiphase flow - Oxford: Pergamon Press, Volume 123, article 103174, 2020

Numerical investigations of gasliquid two-phase flow in a pump inducer

Mansour, Michael; Parikh, Trupen; Engel, Sebastian; Thévenin, Dominique

In: Journal of fluids engineering - New York, NY: ASME, Bd. 142.2020, 2, insges. 2 S.

Multi-objective optimization of liquid-liquid mixing in helical pipes using Genetic Algorithms coupled with Computational Fluid Dynamics

Mansour, Michael; Zähringer, Katharina; Nigam, Krishna D. P.; Thévenin, Dominique; Janiga, Gábor

In: The chemical engineering journal - Amsterdam: Elsevier, Volume 391 (2020), article 123570

Numerical study of gas-liquid two-phase flow regimes for upward flow in a helical pipe

Mansour, Michael; Landage, Avval; Khot, Prafull; Nigam, Krishna D. P.; Janiga, Gábor; Thévenin, Dominique; Zähringer, Katharina

In: Industrial & engineering chemistry research - Columbus, Ohio: American Chemical Society, Bd. 59.2020, 9, S. 3873-3886

Darrieus vertical-axis water turbines - deformation and force measurements on bioinspired highly flexible blade profiles

Hoerner, Stefan; Bonamy, Cyrille; Cleynen, Olivier; Maître, Thierry; Thévenin, Dominique

In: Experiments in fluids - Berlin: Springer, Bd. 61 (2020), 6, insges. 17 S.

Experimental investigation of the grade efficiency of a zigzag separator

Lukas, Eduard; Roloff, Christoph; Wachem, Berend; Thévenin, Dominique

In: Powder technology: an international journal on the science and technology of wet and dry particulate systems - Amsterdam [u.a.]: Elsevier Science, Bd. 369.2020, S. 38-52

Impact of computational domain discretization and gradient limiters on CFD results concerning liquid mixing in a helical pipe

Mansour, Michael; Khot, Prafull; Kováts, Péter; Thévenin, Dominique; Zähringer, Katharina; Janiga, Gábor

In: The chemical engineering journal - Amsterdam: Elsevier, Volume 383 (2020), article 123121

Optimal tube bundle arrangements in side-fired methane steam reforming furnaces

Engel, Sebastian; Liesche, Georg; Sundmacher, Kai; Janiga, Gábor; Thévenin, Dominique

In: Frontiers in energy research - Lausanne: Frontiers Media, Volume 8(2020), article 583346, 17 Seiten

A directional ghost-cell immersed boundary method for incompressible flows

Chi, Cheng; Abdelsamie, Abouelmagd; Thévenin, Dominique

In: Journal of computational physics - Amsterdam: Elsevier, Volume 404(2020), article 109122

Nanoparticle formation and behavior in turbulent spray flames investigated by DNS

Abdelsamie, Abouelmagd; Kruis, Frank Einar; Wiggers, Hartmut; Thévenin, Dominique

In: Flow, turbulence and combustion - Dordrecht [u.a.]: Springer Science + Business Media B.V., Bd. 105 (2020), S. 497-516

Tomographic PIV measurements and RANS simulations of secondary flows inside a horizontally positioned helically coiled tube

Kováts, Péter; Martins, Fabio J. W. A.; Mansour, Michael; Thévenin, Dominique; Zähringer, Katharina

In: Experiments in fluids - Berlin: Springer, Bd. 61 (2020), 51, insges. 15 S.

Optimal Reynolds number for liquid-liquid mixing in helical pipes

Mansour, Michael; Khot, Prafull; Thévenin, Dominique; Nigam, Krishna D. P.; Zähringer, Katharina

In: Chemical engineering science - Amsterdam [u.a.]: Elsevier Science, Volume 214 (2020), article 114522

Numerical investigations of turbulent single-phase and two-phase flows in a diffuser

Kopparthy, Saketh; Mansour, Michael; Janiga, Gábor; Thévenin, Dominique

In: International journal of multiphase flow - Oxford : Pergamon Press - Volume 130 (2020), article 103333

Corrigendum to Hybrid lattice Boltzmann-finite difference model for low mach number combustion simulation [Combustion and Flame 209(2019) 394-404]

Hosseini, Seyed Ali; Safari, Hesam; Darabiha, Nasser; Thévenin, Dominique; Krafczyk, Manfred

In: Combustion and flame: the journal of the Combustion Institute - Amsterdam [u.a.]: Elsevier Science, Bd. 219.2020, S. 44

Investigations on the effect of tip clearance gap and inducer on the transport of air-water two-phase flow by centrifugal pumps

Parikh, Trupen; Mansour, Michael; Thévenin, Dominique

In: Chemical engineering science - Amsterdam [u.a.] : Elsevier Science - Volume 218 (2020), article 115554

3D simulation of gas-laden liquid flows in centrifugal pumps and the assessment of two-fluid CFD methods

Hundshagen, Markus; Mansour, Michael; Thévenin, Dominique; Skoda, Romuald

In: Experimental and computational multiphase flow - [Singapore]: Springer Singapore, Bd. 3.2021, 3, S. 186-207

Numerical study of flow mixing and heat transfer in helical pipes, coiled flow inverters and a novel coiled configuration

Mansour, Michael; Thévenin, Dominique; Zähringer, Katharina

In: Chemical engineering science - Amsterdam [u.a.]: Elsevier Science, Volume 221 (2020), article 115690

Peer-graded individualised student homework in a single-instructor undergraduate engineering course

Cleynen, Olivier; Santa-Maria, Germán; Magdowski, Mathias; Thévenin, Dominique

In: Research in learning technology - Järfälla : Co-Action Publ., Bd. 28 (2020), insges. 12 S.

Numerical analysis of the influence of early fuel injection on charge motion in a direct injection spark ignition engine using scale-resolving simulations

Theile, Martin; Reißig, Martin; Hassel, Egon; Thévenin, Dominique; Hofer, Martin; Michels, Karsten

In: International journal of engine research - London: Sage Publ., Bd. 21.2020, 4, S. 664-682[Online first]

Dissertation

Transport of two-phase air-water flows in radial centrifugal pumps

Mansour, Michael; Thévenin, Dominique

In: Magdeburg, Dissertation Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg, Fakultät für Verfahrens- und Systemtechnik 2020, xxvi, 207, 3 Seiten [Literaturverzeichnis: Seite 196-207][Literaturverzeichnis: Seite 196-207]

Experimental and simulation studies of mesoscale phenomena in gas-solid fluidized beds PTV and CFD-DEM

Jiang, Zhaochen; Tsotsas, Evangelos; Thévenin, Dominique

In: Magdeburg, Dissertation Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg, Fakultät für Verfahrens- und Systemtechnik 2020, x, 248 Seiten [Literaturverzeichnis: Seite 199-221][Literaturverzeichnis: Seite 199-221]

2019

Begutachteter Zeitschriftenartikel

Particle dynamics investigation by means of shadow imaging inside an air separator

Roloff, Christoph; Lukas, Eduard; Wachem, Berend; Thévenin, Dominique

In: Chemical engineering science - Amsterdam [u.a.] : Elsevier Science, Bd. 195.2019, S. 312-324

DNS study of the optimal heat release rate marker in premixed methane flames

Chi, Cheng; Janiga, Gabor; Zähringer, Katharina; Thévenin, Dominique

In: Proceedings of the Combustion Institute/ Combustion Institute - Amsterdam [u.a.]: Elsevier, Bd. 37 (2019), 2, S. 2363-2371

On the behavior of spray combustion in a turbulent spatially-evolving jet investigated by direct numerical simulation

Abdelsamie, Abouelmagd; Thévenin, Dominique

In: Proceedings of the Combustion Institute - Amsterdam [u.a.]: Elsevier, Bd. 37.2019, 3, S. 3373-3382

Transient flow prediction in an idealized aneurysm geometry using data assimilation

Gaidzik, Franziska; Stucht, Daniel; Roloff, Christoph; Speck, Oliver; Thévenin, Dominique; Janiga, Gábor

In: Computers in biology and medicine - Amsterdam [u.a.] : Elsevier Science - Volume 115.2019, article 103507

Lattice Boltzmann advection-diffusion model for conjugate heat transfer in heterogeneous media

Hosseini, Seyed Ali; Darabiha, Nasser; Thévenin, Dominique

In: International journal of heat and mass transfer - Amsterdam [u.a.]: Elsevier, 1960, Bd. 132.2019, S. 906-919

Theoretical and numerical analysis of the lattice kinetic scheme for complex-flow simulations

Hosseini, Seyed Ali; Darabiha, Nasser; Thévenin, Dominique

In: Physical review - Woodbury, NY: Inst., 2016, Volume 99, issue 2 (2019), article 023305, insgesamt 14 Seiten

Hybrid Lattice Boltzmann-finite difference model for low mach number combustion simulation

Hosseini, Seyed Ali; Safari, Hesam; Darabiha, Nasser; Thévenin, Dominique; Krafczyk, Manfred

In: Combustion and flame: the journal of the Combustion Institute - Amsterdam [u.a.]: Elsevier Science, 1957, Bd. 209.2019, S. 394-404

The effect of the presence of very cohesive Geldart C ultra-fine particles on the fluidization of Geldart A fine particle beds

Kamranian Marnani, Abbas; Bück, Andreas; Antonyuk, Sergiy; Wachem, Berend; Thévenin, Dominique; Tomas, Jürgen

In: Processes - Basel: MDPI, Volume 7, issue 1 (2019), article 35, insgesamt 28 Seiten

The effect of very cohesive ultra-fine particles in mixtures on compression, consolidation, and fluidization

Kamranian Marnani, Abbas; Bück, Andreas; Antonyuk, Sergiy; Wachem, Berend; Thévenin, Dominique; Tomas, Jürgen

In: Processes - Basel: MDPI, Volume 7, issue 7 (2019), article 439, insgesamt 20 Seiten

Optimal shape and position of a thick deflector plate in front of a hydraulic Savonius turbine

Kerikous, Emeel; Thévenin, Dominique

In: Energy - Amsterdam [u.a.] : Elsevier Science - Volume 189 (2019), article 116157

Improving the mixing characteristics of coiled configurations by early flow inversion

Khot, Prafull; Mansour, Michael; Thévenin, Dominique; Nigam, Krishna D. P.; Zähringer, Katharina

In: Chemical engineering research and design: CERD - Amsterdam: Elsevier, 1983, Bd. 146.2019, S. 324-335

Generally-valid optimal Reynolds and Dean numbers for efficient liquid-liquid mixing in helical pipes

Mansour, Michael; Thévenin, Dominique; Nigam, Krishna D. P.; Zähringer, Katharina

In: Chemical engineering science - Amsterdam [u.a.]: Elsevier Science, 1951, Bd. 201.2019, S. 382-385

Interactions between the premixed flame front and the three-dimensional Taylor-Green vortex

Zhou, Hao; You, Jiaping; Xiong, Shiying; Yang, Yue; Thévenin, Dominique; Chen, Shiyi

In: Proceedings of the Combustion Institute - Amsterdam [u.a.]: Elsevier, Bd. 37.2019, 2, S. 2461-2468

Extensive analysis of the lattice Boltzmann method on shifted stencils

Hosseini, Seyed Ali; Coreixas, C.; Darabiha, N.; Thévenin, Dominique

In: Physical review - Woodbury, NY: Inst., Bd. 100 (2019), 6

Stability of the lattice kinetic scheme and choice of the free relaxation parameter

Hosseini, Seyed Ali; Coreixas, C.; Darabiha, Nasser; Thévenin, Dominique

In: Physical review - Woodbury, NY: Inst., 2016, Volume 99, issue 6 (2019), article 063305, insgesamt 14 Seiten

Optimal shape of thick blades for a hydraulic Savonius turbine

Kerikous, Emeel; Thévenin, Dominique

In: Renewable energy - Amsterdam [u.a.] : Elsevier Science, Bd. 134 (2019), S. 629-638

Experimental and numerical investigations of a twin belt caster on the ground of a water model and simulations

Lichtenberg, Nils; Kinzel, Philipp; Parks, Nicole A.; Thévenin, Dominique; Urlau, Ulrich

In: Journal of chemical technology and metallurgy - Sofia: University of Chemical Technology and Metallurgy, Bd. 54.2019, 2, S. 326-338

Effect of particle density in turbulent channel flows with resolved oblate spheroids

Eshghinejadfard, Amir; Hosseini, Seyed Ali; Thévenin, Dominique

In: Computers & fluids: an international journal - Amsterdam [u.a.]: Elsevier Science, 1973, Bd. 184.2019, S. 29-39

Characteristics of the fluid-structure interaction within Darrieus water turbines with highly flexible blades

Hoerner, Stefan; Abbaszadeh, Shokoofeh; Maître, Thierry; Cleynen, Olivier; Thévenin, Dominique

In: Journal of fluids and structures - Orlando, Fla.: Elsevier, 1993, Bd. 88.2019, S. 13-30

Dissertation

Visualisierung und Quantifizierung von Makro- und Mikromischen in einem Flüssig/Flüssig-System

Lehwald, Andreas; Thévenin, Dominique; Beyrau, Frank

In: Magdeburg, Dissertation Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg, Fakultät für Verfahrens- und Systemtechnik 2019, XXI, 187 Seiten [Literaturverzeichnis: Seite 174-184][Literaturverzeichnis: Seite 174-184]

Artikel in Kongressband

Improved flow prediction in intracranial aneurysms using data assimilation

Schulz, Franziska S.; Roloff, Christoph; Stucht, Daniel; Thévenin, Dominique; Speck, Oliver; Janiga, Gabor

In: UNCECOMP 2019 - Uncertainty Quantification in Computational Sciences and Engineering - Athens: Institute of Structural Analysis and Antiseismic Research, School of Civil Engineering, National Technical University of Athens (NTUA), S. 629-639[Konferenz: ECCOMAS 3rd International Conference on Uncertainty Quantification in Computational Sciences and Engineering, UNCECOMP 2019, Crete, Greece, 24-26 June 2019]

2018

Buchbeitrag

A multi-fluid approach to simulate separation of liquid-liquid systems in a gravity settler

Misra, Anurag; Bonamy, Cyrille; Souza, Luís M.; Hohl, Lena; Illner, Markus; Kraume, Matthias; Repke, Jens-Uwe; Thévenin, Dominique

In: Computer aided chemical engineering - Amsterdam [u.a.]: Elsevier, Bd. 43.2018, S. 31-36[Symposium: 28th European Symposium on Computer Aided Process Engineering, Graz, Austria, 10-13 June 2018]

Experimental study of two-phase air/water flow in a centrifugal pump working with a closed or a semi-open impeller

Mansour, Michael; Wunderlich, Bernd; Thévenin, Dominique

In: ASME Turbo Expo 2018: Turbomachinery Technical Conference and Exposition: Volume 9: Oil and gas applications, supercritical CO 2 power cycles, wind energy, Oslo, Norway, June 11-15, 2018 - New York, N.Y.: The American Society of Mechanical Engineers, 2018, 2018, Paper No. GT2018-75380, insgesamt 13 S.[Konferenz: ASME Turbo Expo 2018: Turbomachinery Technical Conference and Exposition, Oslo, Norway, June 11-15, 2018]

DNS and LES of transitional and two-phase flows

Thévenin, Dominique

In: Direct and Large-Eddy Simulation X - Cham: Springer, S. 35-42, 2018 - (ERCOFTAC Series; 24)

DNS of burning N-heptane droplets - auto-ignition and turbulence modulation mechanisms

Abdelsamie, Abouelmagd; Thévenin, Dominique

In: Direct and Large-Eddy Simulation X - Cham: Springer, S. 391-397, 2018 - (ERCOFTAC Series; 24)

DNS of turbulent lean premixed syngas flames at elevated pressures

Ranga Dinesh, K. K. J.; Shalaby, H.; Luo, K. H.; Thévenin, Dominique

In: Direct and Large-Eddy Simulation X - Cham: Springer, S. 399-405, 2018 - (ERCOFTAC Series; 24)

Begutachteter Zeitschriftenartikel

Direct numerical simulations of hotspot-induced ignition in homogeneous hydrogen-air pre-mixtures and ignition spot tracking

Chi, Cheng; Abdelsamie, Abouelmagd; Thévenin, Dominique

In: Flow, turbulence and combustion: an international journal published in association with ERCOFTAC - Dordrecht [u.a.]: Springer Science + Business Media B.V., Bd. 101 (2018), 1, S. 103-121

Optical determination of oxygen mass transfer in a helically-coiled pipe compared to a straight horizontal tube

Kováts, P.; Pohl, D.; Thévenin, Dominique; Zähringer, Katharina

In: Chemical engineering science - Amsterdam [u.a.]: Elsevier Science, Bd. 190.2018, S. 273-285

Characterizing fluid dynamics in a bubble column aimed for the determination of reactive mass transfer

Kováts, Péter; Thévenin, Dominique; Zähringer, Katharina

In: Heat and mass transfer: research journal - Berlin: Springer, Bd. 54.2018, 2, S. 453-461

Lattice Boltzmann simulation of resolved oblate spheroids in wall turbulence

Eshghinejadfard, Amir; Zhao, Lihao; Thévenin, Dominique

In: Journal of fluid mechanics - Cambridge [u.a.] : Cambridge Univ. Press, Bd. 849 (2018), S. 510-540

A novel type of semi-active jet turbulence grid

Szaszák, N.; Roloff, Christoph; Bordás, Róbert; Bencs, P.; Szabó, S.; Thévenin, Dominique

In: Heliyon - London [u.a.]: Elsevier, London [u.a.]// Elsevier, Vol. 4.2018, 12, Art. e01026

Numerical study of heat transfer and thermal homogenization in a helical reactor

Mansour, Michael; Janiga, Gabor; Nigam, K. D. P.; Thévenin, Dominique; Zähringer, Katharina

In: Chemical engineering science - Amsterdam [u.a.]: Elsevier Science, 1951, Bd. 177.2018, S. 369-379

Effect of tip clearance gap and inducer on the transport of two-phase air-water flows by centrifugal pumps

Mansour, Michael; Wunderlich, Bernd; Thévenin, Dominique

In: Experimental thermal and fluid science: international journal of experimental heat transfer, thermodynamics and fluid mechanics ; ETF science - New York, NY: Elsevier, 1988, Bd. 99.2018, S. 487-509

Computational fluid dynamics based shape optimization of airfoil geometry for an H-rotor using a genetic algorithm

Daróczy, László; Janiga, Gabor; Thévenin, Dominique

In: Engineering optimization - London: Taylor & Francis, Bd. 50.2018, 9, S. 1483-1499

Particle-image-velocimetry measurements in organic liquid multiphase systems for an optimal reactor design and operation

Zähringer, Katharina; Wagner, Lisa-Maria; Thévenin, Dominique; Siegmund, Patrick; Sundmacher, Kai

In: Journal of visualization - Berlin: Springer, Bd. 21.2018, 1, S. 5-17

Characterization of the performance of a free-stream water wheel using computational fluid dynamics

Cleynen, Olivier; Kerikous, Emeel; Hoerner, Stefan; Thévenin, Dominique

In: Energy - Amsterdam [u.a.] : Elsevier Science - Vol. 165.2018, Part B, S. 1392-1400

Large eddy simulation of an H-Darrieus rotor

Patil, Rohit; Daróczy, László; Janiga, Gabor; Thévenin, Dominique

In: Energy: the international journal - Amsterdam [u.a.]: Elsevier Science, Bd. 160.2018, S. 388-398

Mass-conserving advection-diffusion Lattice Boltzmann model for multi-species reacting flows

Hosseini, Seyed Ali; Darabiha, Nasser; Thévenin, Dominique

In: Physica / A - Amsterdam: North Holland Publ. Co., 1975, Bd. 499.2018, S. 40-57

Experimental investigations of a two-phase gas/liquid flow in a diverging horizontal channel

Mansour, Michael; Kováts, Péter; Wunderlich, Bernd; Thévenin, Dominique

In: Experimental thermal and fluid science: international journal of experimental heat transfer, thermodynamics and fluid mechanics ; ETF science - New York, NY: Elsevier, 1988, Bd. 93.2018, S. 210-217

Numerical analysis of the compromise between power output and fish-friendliness in a vortex power plant

Müller, Stephanie; Cleynen, Olivier; Hoerner, Stefan; Lichtenberg, Nils; Thévenin, Dominique

In: Journal of ecohydraulics - London: Taylor & Francis Group, 2016, Bd. 3.2018, 2, S. 86-98

Dissertation

Optimierung einer Pitot-Pumpe und deren Adaption zur Öl-Wasser-Trennung

Meyer, Jan Meinhard; Thévenin, Dominique

In: Magdeburg, Dissertation Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg, Fakultät für Verfahrens- und Systemtechnik 2018, xii, 173 Seiten [Literaturverzeichnis: Seite 151-158][Literaturverzeichnis: Seite 151-158]

CFD-basierte Analyse der Gemischbildung mit einem skalenauflösenden Turbulenzmodell

Buchtatyj, Denis; Thévenin, Dominique; Hadler, Jens; Tschöke, Helmut

In: Magdeburg, 2017, XVI, 140 Seiten, Illustrationen, Diagramme[Literaturverzeichnis: Seite 126-133]

2017

Buchbeitrag

Towards design optimization of high-pressure gasoline injectors using Genetic Algorithm coupled with Computational Fluid Dynamics (CFD)

Hellmann, Robin; Jochmann, Paul; Stapf, Karl Georg; Schuenemann, Erik; Daróczy, László; Thévenin, Dominique

In: 28th European Conference Liquid Atomization and Spray Systems: 6th-8th September 2017, Valencia, Spain : ILASS 2017/ European Conference on Liquid Atomization and Spray Systems - València: Editorial Universitat Politècnica de València; Payri, Raul . - 2017, insges. 8 S.

Tomographic particle image velocimetry for the validation of hemodynamic simulations in an intracranial aneurysm

Roloff, Christoph; Berg, Philipp; Redel, Thomas; Janiga, Gábor; Thévenin, Dominique

In: Smarter technology for a healthier world: 39th Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society : July 11-15, 2017, International Convention Center (ICC), Jeju Island, Korea/ IEEE Engineering in Medicine and Biology Society - Piscataway, NJ: IEEE; IEEE Engineering in Medicine and Biology Society. Annual International Conference (39.:2017) . - 2017, S. 1340-1343

Turbulence structure analysis of DNS data using DMD and SPOD - mixing jet and channel flow

Abdelsamie, Abouelmagd; Janiga, Gábor; Chi, Cheng; Thévenin, Dominique

In: Progress in Turbulence VII: Proceedings of the iTi Conference in Turbulence 2016/ iTi Conference in Turbulence - Cham: Springer; Örlü, Ramis . - 2017, S. 199-204 - (Springer Proceedings in Physics; 196)

Indirect measurement of heat release in hydrogen flames using species correlations

Cheng, Chi; Janiga, Gabor; Zähringer, Katharina; Thévenin, Dominique

In: Verbrennung und Feuerung : 28. Deutscher Flammentag, Darmstadt, 06. und 07. September 2017 - Düsseldorf : VDI Verlag, S. 625-636 - (VDI-Berichte; 2302) [Tagung: 28. Deutscher Flammentag, Darmstadt, 06. und 07. September 2017]

Influence of flotation bodies in the power characteristics of a free-stream water wheel

Cleynen, Olivier; Kerikous, Emeel; Hoerner, Stefan; Thévenin, Dominique

In: Computational & experimental methods in multiphase & complex flow IX - Southampton [u.a.] : WIT Press ; Vorobieff, Peter . - 2017, S. 55-60

Begutachteter Zeitschriftenartikel

Multi-objective optimisation of the model parameters for the realisable k-[epsilon] turbulence model

Medeiros DeSouza, Luís G.; Janiga, Gábor; Thévenin, Dominique

In: Progress in computational fluid dynamics : PCFD ; an international journal - Milton Keynes : Inderscience Enterprises, Bd. 17.2017, 2, S. 90

Measurement and simulation of mass transfer and backmixing behavior in a gas-liquid helically coiled tubular reactor

Jokiel, Michael; Wagner, Lisa-Maria; Mansour, Michael; Kaiser, Nicolas Maximilian; Zähringer, Katharina; Janiga, Gábor; Nigam, Krishna D. P.; Thévenin, Dominique; Sundmacher, Kai

In: Chemical engineering science - Amsterdam [u.a.]: Elsevier Science, Bd. 170.2017, S. 410-421

Noninvasive 4D flow characterization in a stirred tank via phase-contrast magnetic resonance imaging

Janiga, Gábor; Stucht, Daniel; Bordás, Róbert; Temmel, Erik; Seidel-Morgenstern, Andreas; Thévenin, Dominique; Speck, Oliver

In: Chemical engineering & technology - Weinheim : Wiley-VCH Verl.-Ges., Bd. 40 (2017), Heft 7, S. 1370-1327

Direct numerical simulation of spray evaporation and autoignition in a temporally-evolving jet

Abdelsamie, Abouelmagd; Thévenin, Dominique

In: Proceedings of the Combustion Institute - Amsterdam [u.a.] : Elsevier, Bd. 36.2017, 2, S. 2493-2502

Investigation of mass transfer and hydrodynamics in a model bubble column

Kováts, Péter; Thévenin, Dominique; Zähringer, Katharina

In: Chemical engineering & technology : industrial chemistry, plant equipment, process engineering, biotechnology - Weinheim : Wiley-VCH Verl.-Ges, Bd. 40.2017, 8, S. 1434-1444

Shape optimization of the pick-up tube in a pitot-tube jet pump

Meyer, Jan; Daróczy, L.; Thévenin, Dominique

In: Journal of fluids engineering - New York, NY : ASME, Vol. 139.2017, 2, Art. FE-16-1089, insgesamt 11 S.

Numerical study of liquid-liquid mixing in helical pipes

Mansour, M.; Liu, Z.; Janiga, Gabor; Nigam, K. D. P.; Sundmacher, Kai; Thévenin, Dominique; Zähringer, Katharina

In: Chemical engineering science - Amsterdam [u.a.]: Elsevier Science, Bd. 172.2017, S. 250-261

Simulating separation of a multiphase liquid-liquid system in a horizontal settler by CFD

Misra, Anurag; Meideiros de Souza, Luis; Illner, M.; Hohl, L.; Kraume, M.; Repke, J.-U.; Thévenin, Dominique

In: Chemical engineering science - Amsterdam [u.a.]: Elsevier Science, Bd. 167 (2017), S. 242-250

Application of entropy generation to improve heat transfer of heat sinks in electric machines

Eger, Toni; Bol, Thomas; Thanu, Ayothi; Daróczy, László; Janiga, Gábor; Schroth, Rüdiger; Thévenin, Dominique

In: Entropy - Basel: MDPI, Vol. 19.2017, 4, Art. 255, insgesamt 15 S.

DNS study of the optimal chemical markers for heat release in syngas flames

Chi, Cheng; Janiga, Gábor; Abdelsamie, Abouelmagd; Zähringer, Katharina; Turányi, Tamás; Thévenin, Dominique

In: Flow, turbulence and combustion - Dordrecht [u.a.]: Springer Science + Business Media B.V., Bd. 98 (2017), 8, S. 1117-1132

A review of hemolysis prediction models for computational fluid dynamics

Yu, Hai; Engel, Sebastian; Janiga, Gábor; Thévenin, Dominique

In: Artificial organs : official journal of the International Federation for Artificial Organs and the International Faculty for Artificial Organs - Oxford [u.a.] : Wiley-Blackwell, Bd. 41.2017, 7, S. 603-621

Comparison of pressure reconstruction approaches based on measured and simulated velocity fields

Thévenin, Dominique; Janiga, Gábor; Berg, Philipp

In: Current directions in biomedical engineering - Berlin: De Gruyter, Bd. 3 (2017), 2, S. 309-312

Stability limits of the single relaxation-time advectiondiffusion lattice Boltzmann scheme

Hosseini, Seyed Ali; Darabiha, Nasser; Thévenin, Dominique; Eshghinejadfard, Amir

In: International journal of modern physics / C - Singapore [u.a.]: World Scientific, Bd. 28 (2017), 12

Fully-resolved prolate spheroids in turbulent channel flows - a lattice Boltzmann study

Eshghinejadfard, Amir; Hosseini, Seyed Ali; Thévenin, Dominique

In: AIP Advances - New York, NY: American Inst. of Physics, 2011, Vol. 7.2017, 9, Art. 095007, insgesamt 19 S.

Spectral entropy as a flow state indicator

Abdelsamie, Abouelmagd; Janiga, Gábor; Thévenin, Dominique

In: International journal of heat and fluid flow - Amsterdam [u.a.] : Elsevier Science, Bd. 68.2017, S. 102-103

Comparison between ODT and DNS for ignition occurrence in turbulent premixed jet combustion - safety-relevant applications

Abdelsamie, Abouelmagd; Lignell, David O.; Thévenin, Dominique

In: Zeitschrift für physikalische Chemie : international journal of research in physical chemistry and chemical physics - Berlin : De Gruyter, insges. 27 S., 2017

Characterization of hydraulic power in free-stream installations

Cleynen, Olivier; Hoerner, Stefan; Thévenin, Dominique

In: International journal of rotating machinery - [S.l.]: Hindawi, 1994, Vol. 2017.2017, Art. 9806278, insgesamt 10 S.

Dissipation element analysis of a turbulent non-premixed jet flame

Gauding, Michael; Dietzsch, Felix; Goebbert, Jens Henrik; Thévenin, Dominique; Abdelsamie, Abouelmagd; Hasse, Christian

In: Physics of fluids : devoted to the publication of original theoretical, computational, and experimental contributions to the dynamics of gases, liquids, and complex or multiphase fluids - [S.l.] : American Institute of Physics, Vol. 29.2017, 8, Art. 085103, insgesamt 12 S.

Effect of polymer and fiber additives on pressure drop in a rectangular channel

Eshghinejadfard, Amir; Sharma, Kashyapa; Thévenin, Dominique

In: Journal of hydrodynamics / B - Singapore : Springer Singapore, Bd. 29.2017, 5, S. 871-878

Heat release rate variations in high hydrogen content premixed syngas flames at elevated pressures - effect of equivalence ratio

Ranga Dinesh, K. K. J.; Shalaby, H.; Luo, K. H.; Oijen, J. A.; Thévenin, Dominique

In: International journal of hydrogen energy : official journal of the International Association for Hydrogen Energy - New York, NY [u.a.] : Elsevier, Bd. 42.2017, 10, S. 7029-7044

Immersed boundary lattice Boltzmann simulation of turbulent channel flows in the presence of spherical particles

Eshghinejadfard, Amir; Abdelsamie, Abouelmagd; Hosseini, Seyed Ali; Thévenin, Dominique

In: International journal of multiphase flow - Oxford: Pergamon Press, 1973, Bd. 96.2017, S. 161-172

Improved design of a Wells turbine for higher operating range

Halder, Paresh; Samad, Abdus; Thévenin, Dominique

In: Renewable energy : an international journal : the official journal of WREN, The World Renewable Energy Network - Amsterdam [u.a.] : Elsevier Science, Bd. 106.2017, S. 122-134

CFD-DEM simulations of a fluidized bed crystallizer

Kerst, Kristin; Roloff, Christoph; Medeiros de Souza, Luís G.; Bartz, Antje; Seidel-Morgenstern, Andreas; Thévenin, Dominique; Janiga, Gábor

In: Chemical engineering science - Amsterdam [u.a.] : Elsevier Science, Bd. 165.2017, S. 1-13

Implementing multi-directional molecular diffusion terms into Reaction Diffusion Manifolds (REDIMs)

Schießl, R.; Bykov, V.; Maas, U.; Abdelsamie, Abouelmagd; Thévenin, Dominique

In: Proceedings of the Combustion Institute - Amsterdam [u.a.] : Elsevier, Bd. 36.2017, 1, S. 673-679

Dissertation

Parameter estimation and assessment of continuum models of drying on the basis of pore network simulations

Moghaddam, Alireza Attari; Tsotsas, Evangelos; Thévenin, Dominique

In: Barleben: docupoint Verlag, 2017, xiii, 129 Seiten, Diagramme, 21 cm - (Docupoint Wissenschaft; Micro-macro transactions; Volume 27)

Lattice Boltzmann simulation of laminar and turbulent two-phase flows

Eshghinejadfard, Amir; Thévenin, Dominique

In: Magdeburg, Dissertation Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg, Fakultät für Verfahrens- und Systemtechnik 2017, xx, 144 Seiten, Illustrationen [Literaturverzeichnis: Seite 122-137]

Zur Analyse und Bewertung der Wärmeübertragung am Beispiel von elektrischen Generatoren

Eger, Toni; Specht, Eckehard; Thévenin, Dominique

In: Shaker Verlag, Aachen, Dissertation Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg, Fakultät für Verfahrens- und Systemtechnik 2017, ix, 210 Seiten, 58 Illustrationen, Diagramme, 21 cm, 333 g - (Berichte aus der Strömungstechnik), ISBN: 978-3-8440-5470-5

2016

Buchbeitrag

Numerical investigations of a water vortex hydropower plant implemented as a fish ladder, Part I: The water vortex

Lichtenberg, Nils; Cleynen, Olivier; Thévenin, Dominique

In: Sustainable Hydraulics in the Era of Global Change - Boca Raton : CRC Press . - 2016, S. 277-283

Performance mapping of ducted free-stream hydropower devices

Cleynen, Olivier; Hoerner, Stefan; Thévenin, Dominique

In: Sustainable Hydraulics in the Era of Global Change : advances in water engineering and research : proceedings of the 4th IAHR Europe Congress, Liege, Belgium, 27-29 July 2016 - Boca Raton : CRC Press , 2016 ; Erpicum, Sébastien, S. 284-289 [Kongress: 4th IAHR Europe Congress, Liege, Belgium, 27-29 July, 2016]

Influence of wetting behavior on macroscopic film flow pattern

Hagemeier, Thomas; Zähringer, Katharina; Thévenin, Dominique

In: Proceedings of the 18th International Symposium on Applications of Laser Techniques to Fluid Mechanics - LISBON Simposia, S. 1251-1267, 2016[Kongress: 18th International Symposium on Applications of Laser Techniques to Fluid Mechanics, Lisbon, 4 - 7 July, 2016]

PIV-measurements for an optimal reactor design and operation in liquid multiphase systems

Wagner, L.-M.; Thévenin, Dominique; Siegmund, P.; Sundmacher, Kai; Zähringer, Katharina

In: Proceedings of the 18th International Symposium on Applications of Laser Techniques to Fluid Mechanics - LISBON Simposia, 2016 . - 2016, S. 2128-2137[Kongress: 18th International Symposium on Applications of Laser Techniques to Fluid Mechanics, Lisbon, 4 - 7 July, 2016]

Classification of ultra-fine adhesive particles at fine cohesive powders

Kamranian Marnani, Abbas; Idowu, Rahmon; Bück, Andreas; Antonyuk, Sergiy; Thévenin, Dominique; Tomas, Jürgen

In: Kongress: 12th International Conference on Bulk Materials Storage, Handling and Transportation, Darwin, Australia, 11-14 July 2016, ICBMH 2016 - The Institution of Engineers, Australia; Hastie, David . - 2016, S. 393-402

Begutachteter Zeitschriftenartikel

Numerical investigations of entropy generation to analyze and improve heat transfer processes in electric machines

Eger, Toni; Bol, Thomas; Daróczy, László; Janiga, Gábor; Schroth, Rüdiger; Thévenin, Dominique

In: International journal of heat and mass transfer - Amsterdam [u.a.]: Elsevier, Bd. 102.2016, S. 1199-1208

Calculation of the permeability in porous media using the lattice Boltzmann method

Eshghinejadfard, Amir; Daróczy, László; Janiga, Gábor; Thévenin, Dominique

In: International journal of heat and fluid flow - Amsterdam [u.a.]: Elsevier Science, 2016

Direct-forcing immersed boundary lattice Boltzmann simulation of particle/fluid interactions for spherical and non-spherical particles

Eshghinejadfard, Amir; Abdelsamie, Abouelmagd; Janiga, Gábor; Thévenin, Dominique

In: Particuology - Amsterdam: Elsevier, Bd. 25.2016, S. 93-103

Analysis of cycle-to-cycle variations of the mixing process in a direct injection spark ignition engine using scale-resolving simulations

Theile, Martin; Hassel, Egon; Thévenin, Dominique; Buchholz, Bert; Michels, Karsten; Hofer, Martin

In: SAE International journal of engines - Warrendale, Pa: Society of Automotive Engineers, Bd. 9.2016, 4, insges. 17 S.

Analysis of the performance of a H-Darrieus rotor under uncertainty using Polynomial Chaos Expansion

Daróczy, László; Janiga, Gábor; Thévenin, Dominique

In: Energy: the international journal - Amsterdam [u.a.]: Elsevier Science, Bd. 113.2016, S. 399-412

Towards direct numerical simulations of low-Mach number turbulent reacting and two-phase flows using immersed boundaries

Abdelsamie, Abouelmagd; Fru, Gordon; Oster, Timo; Dietzsch, Felix; Janiga, Gabor; Thévenin, Dominique

In: Computers & fluids : an international journal - Amsterdam [u.a.] : Elsevier Science, Bd. 131.2016, S. 123-141

Fluid-structure simulations of a ruptured intracranial aneurysm - constant versus patient-specific wall thickness

Voß, Samuel; Saalfeld, Sylvia; Hoffmann, Thomas; Beuing, Oliver; Weigand, S.; Jachau, Katja; Preim, Bernhard; Thévenin, Dominique; Janiga, Gábor; Berg, Philipp

In: Computational and mathematical methods in medicine - New York, NY [u.a.] : Hindawi - Vol. 2016.2016, Art. 9854539, insgesamt 8 S.

Effects of pressure on cellular flame structure of high hydrogen content lean premixed syngas spherical flames - a DNS study

Ranga Dinesh, K. K. J.; Shalaby, H.; Luo, K. H.; Oijen, J. A.; Thévenin, Dominique

In: International journal of hydrogen energy: official journal of the International Association for Hydrogen Energy - New York, NY [u.a.]: Elsevier, Bd. 41.2016, 46, S. 21516-21531

Projekte

Aktuelle Projekte

Lattice-Boltzmann-Simulationen der reagierenden Gasströmung in ruhenden und bewegten Schüttungen kleiner Abmessungen mit Partikeln komplexer Form
Laufzeit: 01.08.2020 bis 31.07.2028

Das Projekt führt zeit- und ortsaufgelöste LB-Simulationen der reagierenden Gasströmung in statischen und bewegten Partikelschüttungen durch. Es wird ein gemeinsamer LB-Solver für direkte numerische Simulation entwickelt. Aufgrund des großen numerischen Aufwands werden Schüttungen mit wenigen Partikeln simuliert. Angefangen wird mit nicht-reaktiven Simulationen in statischen Schüttungen sphärischer, monodisperser Partikel, gefolgt von polydispersen sphärischen Partikeln, einer vorgegebenen, langsamen Partikelbewegung, vereinfachten Gasphasenreaktionen, Schüttungen von Partikeln mit nicht-regelmäßiger Geometrie und als letzter Schritt mit vollständigen Reaktionsmechanismen für die Gasphase. Über Parametervariation werden die wesentlichen Kontrollprozesse ermittelt und umfangreiche Referenzdaten generiert. Auf Basis der reagierenden LB-Simulationen werden reduzierte Reaktormodelle in Form von Tabellen für die Hohlraumbereiche zwischen Partikeln für großskalige DEM/CFD-Simulationen zur Verfügung gestellt.

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AddBluff4NH3/H2: Additiv gefertigter Bluff-Body-Brenner, charakterisiert durch detaillierte Simulationen und Experimente für die brennstoffflexible, stabile und sichere Verbrennung von NH3/H2-Gemischen
Laufzeit: 01.01.2024 bis 31.12.2026

Dieses Projekt ist ein Verbundprojekt im Rahmen des DFG SPP 2419 "Ein Beitrag zur Realisierung der Energiewende: Optimierung thermochemischer Energiewandlungsprozesse zur flexiblen Nutzung wasserstoffbasierter erneuerbarer Brennstoffe durch additive Fertigungsverfahren".
In diesem Projekt wird ein additiv gefertigter Bluff-Body-Brenner für die brennstoffflexible, stabile und sichere Verbrennung von NH3/H2-Gemischen betrachtet. Zur Untersuchung der Verbrennungseigenschaften und der Schadstoffemissionen werden akkurate numerische Simulationen und detaillierte experimentelle durchgeführt. Die Brennerkonstruktion wird dann optimiert (in Bezug auf Form, Größe und Position des Flammenhalters), um ein effizientes Verbrennungsverhalten zu erreichen. Es werden offene und geschlossene Brennergeometrien betrachtet. Die Seite des Flammenhalters in Kontakt mit der Flamme und andere Hochtemperaturteile werden durch additive Fertigung unter Verwendung von zunächst Ni-Basis-Legierungen und später ultrahochtemperaturbeständigen Refraktärmetall-Legierungen hergestellt, um schnelle Geometrievariationen zu ermöglichen. Die Dynamik der turbulenten Flamme, die Wechselwirkungen zwischen Flamme und Wand, die Grenze der stabilen Verbrennung, der Flammenrückschlag und die Wärmefreisetzung werden untersucht. Schließlich wird ein optimales Bluff-Body-Brennerdesign für eine stabile, sichere, brennstoffflexible und saubere Verbrennung von NH3/H2 als Mischbrennstoff entwickelt.

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Additively-manufactured bluff-body burner investigated by high-fidelity simulations and experiments for fuel-flexible, stable, and safe combustion of NH3/H2 mixtures
Laufzeit: 01.10.2023 bis 30.09.2026

In diesem Projekt wird ein additiv gefertigter Bluff-Body-Brenner für die brennstoffflexible, stabile und sichere Verbrennung von NH3/H2-Gemischen betrachtet. Zur Untersuchung der Verbrennungseigenschaften und der Schadstoffemissionen werden numerische Simulationen und detaillierte experimentelle Untersuchungen mit hoher Genauigkeit durchgeführt. Die Brennerkonstruktion wird dann optimiert (in Bezug auf Form, Größe und Position des Flammenhalters), um ein effizientes Verbrennungsverhalten zu erreichen. Es werden offene und geschlossene Brennergeometrien betrachtet. Die Seite des Flammenhalters in Kontakt mit der Flamme und andere Hochtemperaturteile werden durch additive Fertigung unter Verwendung von Ni-Basis-Legierungen und ultrahochtemperaturbeständigen Refraktärmetall-Legierungen hergestellt, um Geometrievariationen zu ermöglichen. Die Dynamik der turbulenten Flamme, die Wechselwirkungen zwischen Flamme und Wand, die Grenze der stabilen Verbrennung, der Flammenrückschlag und die Wärmefreisetzung werden im Detail untersucht. Schließlich wird ein optimales Bluff-Body-Brennerdesign für eine stabile, sichere, brennstoffflexible und saubere Verbrennung von NH3/H2 als Mischbrennstoff entwickelt.

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Experimentelle und simulative Bestimmung von Wirkzusammenhängen zwischen Oberflächen-strukturierung, Einblasung/Absaugung und dem Gemisch-Förderverhalten von Radialpumpen zur Auslegung von Hoch-Effizienz-Kreiselpumpen für die Flüssig-Gasgemischförderung
Laufzeit: 01.10.2023 bis 01.03.2026

Die Auslegung von Kreiselpumpen erfolgt i.d.R. für die Förderung reiner Flüssigkeiten. Die Förderung bricht besonders bei Radialpumpen bereits bei sehr geringen Gasbeladungen der Flüssigkeit aufgrund der Bildung von Gasakkumulationen im Schaufelkanal ein. Alle bisher bekannten betrieblichen und konstruktiven Maßnahmen zur Verbesserung der Gemischförderung sind mit wirtschaftlichen und energetischen Nachteilen wie z.B. einem niedrigen Wirkungsgrad verbunden.
Die Antragsteller haben in ihren Vorarbeiten ein 3D-Rechenverfahren entwickelt und validiert, mit dem die Bildung von Gasakkumulationen physikalisch richtig prognostiziert werden kann. Dieses Rechenverfahren soll hier eingesetzt werden, um minimalinvasive Maßnahmen zu evaluieren, die den Fördereinbruch effektiv hemmen sollen. Diese Maßnahmen können nach Projektende genutzt werden, um Kreiselpumpen, die für Flüssigkeitsförderung ausgelegt wurden, für die zuverlässige Förderung von Flüssigkeiten mit mäßiger oder kurzzeitiger Gasbeladung zu ertüchtigen. Eine wichtige Nebenbedingung ist die Beibehaltung eines hohen Wirkungsgrades. Eine Validierung erfolgt durch Experimente.
Neben der Untersuchung von fertigungsbedingten Rauigkeiten sollen durch 3D-Druck gezielt künstliche Mikro-Strukturen in die Schaufeloberflächen eingebracht werden. Darüber hinaus wird ein Ausspülen der Gasakkumulationen durch Bohrungen zwischen Schaufeldruck- und Saugseite untersucht. Der Schwerpunkt liegt dabei auf der grundsätzlichen Wirkweise dieser Maßnahmen und auf der Beschreibung der strömungsmechanischen Prozesse, die zur Hemmung von Gasakkumulationen führen.

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Direct numerical simulations and data-driven analysis of ignition and combustion in realistic pre-chamber/ engine systems with NH3/H2 blend fuel
Laufzeit: 01.01.2023 bis 31.12.2025

To facilitate carbon-free and low emission combustion in practical engine systems, this project investigates the transient ignition and turbulent combustion process in a realistic pre-chamber/engine geometry with NH3/H2 blend fuel. Direct numerical simulations (DNS) are carried out for this system with exascale computation on Supercomputers, generating a vast amount of high-fidelity data. Machine learning techniques are applied to accelerate the chemical kinetic computation in DNS. The realistic geometry is represented by the immersed boundary method. Data-driven analysis is done to investigate in detail the ignition characteristics and the multi-scale features of the turbulent flames. NOx emissions are also investigated. A better understanding of the practical pre-chamber/engine system using NH3/H2 fuel should be finally obtained, which would be useful for both fundamental academic research and practical applications.

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Thermochemische Zerlegung unter superkritischen Bedingungen
Laufzeit: 01.01.2024 bis 31.12.2025

This project examines the decomposition under supercritical conditions for the gasification of solid plastic waste. Gasification is currently considered one of the most important processes in solid waste recycling technology. Because polypropylene (PP) is moisture, chemical, and temperature resistant, it is widely used. Therefore, recycling PP waste is a very important problem, considered here. In the present project, supercritical water is used for recycling PP waste. PP is converted into flammable gases with a high content of H2 and CO. The resulting CO2 can also be further converted into CO so that the entire process does not cause any CO2 emissions. The numerical study carried out is based on a very precise method, Direct Numerical Simulation (DNS) for reactive multiphase flows. This allows all physicochemical processes that are relevant to the gasification of PP under supercritical conditions to be examined in detail. The DNS is carried out using the in-house code called DINO. In this code, the surface of the solid PP is fully resolved using the Immersed Boundary Method (IBM). The DNS approach can be used to describe surface and gas-phase reactions as well as particle decomposition. The PP plastic waste is initially simplified as a group of C3H6 monomers. Thanks to this simplification, a 6-step reaction kinetics is implemented, assuming that all surface processes are first-order reactions. The results obtained from this DNS help to understand the entire decomposition and gasification processes, which are very intricate. A better understanding of these physical processes will help develop reliable models that can later be used for faster process simulations. Various operating conditions are currently being investigated (varying Reynolds number, size of PP particles, operating temperature and pressure, inflow conditions). Various parameters are used to evaluate the results, in particular drag coefficient, buoyancy coefficient, Nusselt and Sherwood numbers, surface reaction rate, and degree of decomposition of the particles.

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Lattice-Boltzmann- Simulation des Wärmeübergangs in turbulenten Rohrströmungen mit aufgelösten nicht-sphärischen Partikeln
Laufzeit: 01.03.2022 bis 28.02.2025

Turbulente, mit Partikeln beladene Strömungen sind in einer Vielzahl von industriellen und natürlichen Prozessen allgegenwärtig, z.B. bei der Verbrennung von Biomasse, beim Schadstofftransport, bei Sandstürmen, Eiswolken usw. In den meisten dieser Anwendungen ist die Partikelform nicht kugelförmig. Die numerische Simulation von turbulenten Strömungen mit nicht kugelförmigen Partikeln ist kompliziert, da die Orientierung und Verteilung der Partikel eine wichtige Rolle spielt und das Strömungs- und Turbulenzverhalten erheblich verändern kann. Die meisten numerischen Studien, die sich mit turbulenten Strömungen mit nicht-kugelförmigen Partikeln beschäftigen, sind auf Punktpartikel beschränkt. Wenn die Partikel jedoch größer als die Kolmogorov-Längenskala werden, werden die Simulationen komplexer und erfordern einen hohen Rechenaufwand. In der wissenschaftlichen Literatur finden sich bisher nur sehr wenige numerische Studien zu turbulenten Strömungen mit grenzflächenaufgelösten nicht-kugelförmigen Teilchen. Die meisten dieser Studien haben isotherme Bedingungen betrachtet. Der Wärmetransport von/zu den Partikeln kann jedoch wiederum alle Strömungseigenschaften signifikant verändern. Heiße Partikel können auch die Turbulenzspektren durch Druckdilatation verändern. Solche Effekte wurden in der Vergangenheit nie gründlich untersucht. Das Ziel dieser Studie ist es, diese Lücke zu schließen, indem eine direkte numerische Simulation (DNS) von turbulenten Strömungen durchgeführt wird, die nicht-kugelförmige Partikel enthalten und Wärmeübertragungseffekte berücksichtigen. Angesichts der Komplexität des Problems und der sehr hohen Rechenkosten, die für die Simulationen erforderlich sind, wird für diese Studie ein Lattice-Boltzmann-Methode (LBM)-Löser gewählt. Aufgrund der Lokalität aller Operationen sind parallele Berechnungen mit LBM problemlos möglich. Außerdem kann es relativ einfach auf komplexe Gebiete angewendet werden, was es für den Zweck des vorliegenden Vorschlags geeignet macht. Zu diesem Zweck wird ein Immersed Boundary Verfahren (IBM) in Kombination mit einem LBM-Löser eingesetzt. Um Informationen zu liefern, die für praktische Anwendungen relevant sind, wird in den abschließenden Simulationen eine Rohrströmung betrachtet, die ein besseres physikalisches Verständnis wichtiger Phänomene wie z.B. der Partikelposition in katalytischen Reaktoren oder der Verschmutzung in Wärmetauschern ermöglicht. Solche DNS (hier basierend auf LBM) werden unser Verständnis der physikalischen Übertragungsmechanismen verbessern. Die Kombination von Turbulenz-, nicht-isothermen und fluiddynamischen Aspekten und die Berücksichtigung der gegenseitigen Wechselwirkungen, die während der Bewegung von nicht-sphärischen Partikeln auftreten, sind die zentralen Ziele dieses Vorschlags. Die Ergebnisse dieser Studie werden auch praktische Fortschritte bei der Verbesserung des Wärmeübergangs ermöglichen, möglicherweise gekoppelt mit Effekten zur Verringerung des Luftwiderstands.

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Abgeschlossene Projekte

OPTIDE – Leistungssteigerung und Verbesserung der Dauerfestigkeit von vertikalachsigen Wasserturbinen durch aktive Schaufeljustierung
Laufzeit: 01.01.2021 bis 30.09.2024

Vertikalachsige Turbinen sind eine flächeneffiziente Technologie zur nachhaltigen Nutzung von Gezeitenströmungen. Die vertikale Drehachse sorgt allerdings zu einem dynamischen Strömungsabriss, der die Effizienz der Turbinen herabsetzt und im schlimmsten Fall zu Materialversagen durch Ermüdungsbrüche führen kann. In die Schaufeln integrierte Antriebe sollen dafür sorgen, dass sich die Turbinenschaufeln während jeder Umdrehung optimal an die Strömung anpassen, in dem die Schaufel gepitcht wird. Ein dynamischer Strömungsabriss kann so verhindert werden. Das führt zu einer höheren Effizienz bei geringeren Strukturbelastungen und das Selbsstartverhalten der Turbine kann verbessert werden. Zur Ermittlung einer optimierten Regelung der Pitchfunktion werden experimentelle Hardwarebasierte Optimierungsmethoden mit numerischen Methoden kombiniert.
Das Projekt ist eine internationale Kooperation des Instituts für Strömungstechnik und Thermodynamik und des Instituts für Elektrische Energiesysteme der Otto-von-Guericke Universität Magdeburg mit dem Institut für Maschinenbau der Hochschule Magdeburg-Stendal und dem Laboratoire des Écoulements Géophysiques et Industriels der Université Grenoble-Alpes.

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Strömungstechnische Optimierung der Gegenstrom-Extraktion für Artemisinin
Laufzeit: 01.02.2020 bis 31.01.2024

In diesem Projekt wird die Anwendung eines Gegenstrom-Extraktors untersucht, um Artemisinin aus Artemisia Annua Blättern gewinnen zu können; Artemisinin ist als Heilmittel gegen Malaria höchst wertvoll. Die Verweilzeiten (RTD: Residence Time Distribution) der Fest- und der Flüssiggase im Reaktor sind essentiell, um den Prozess zu verstehen und die Effizienz der Abtrennung zu steigern. Die Arbeit beinhaltet sowohl numerische wie auch experimentelle Untersuchungen zur Bestimmung der RTD, auf Basis der Computational Fluid Dynamics (CFD) einerseits, mit einem optisch durchsichtigen Reaktor auf der anderen Seite.

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Entwicklung neuartiger Entlüftungselemente für den Druckguss auf Basis von Simulationsmodellen
Laufzeit: 01.07.2021 bis 31.08.2023

Das Druckgussverfahren oder HPDC (aus dem englischen High Pressure Die Casting) ist ein Gießverfahren für Metalle, wie Aluminium, Zink, Magnesium oder Siliziumtombak, das durch seine Eignung für die Serienproduktion insbesondere im Automobilbereich angewendet wird. Bei dem Verfahren wird die flüssige Schmelze unter hohem Druck von ca. 5 - 20 MPa und mit einer hohen Formfüllgeschwindigkeit bis zu 80 m/s in eine Druckgussform gedrückt, wo sie dann erstarrt. Der Vorteil des Verfahrens ist, dass eine Dauerform verwendet wird, die je nach Gießwerkstoff für 100.000 - 2.000.000 Schuss verwendet werden kann.
Ziel im hier geplanten Projekt ist die Entwicklung eines mehrskaligen Simulationsmodells mit dessen Hilfe die Entlüftungselemente berechnet werden können. Weiteres Ziel ist es, dass für jede Anwendung optimal ausgelegte Entlüftungselemente entwickelt und hergestellt werden können. Dies soll im Rahmen des Projektes an mindestens einem Bauteil nachgewiesen werden. Der innovative Lösungsansatz im Projekt besteht darin, dass ein validiertes, multiskaliges Simulationsmodell für das betrachtete Problem entwickelt werden soll.

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Nanopartikelentstehung aus Prekursor-beladenen Tröpfchen: Strömungssimulation; Populationsdynamik von Partikeln und Tröpfchen; experimentelle Validierung
Laufzeit: 01.08.2017 bis 31.07.2023

Der Übergang von der Flüssig- in die Gasphase und das sich daran anschließende beginnende Partikelwachstum ist im Bereich der Sprayflammensynthese ein wenig untersuchtes Forschungsgebiet. Dabei fehlt es bisher sowohl an geeigneten experimentellen  Untersuchungsmöglichkeiten als auch an numerischen Modellen, diese Phasenübergänge im Verlauf der Sprayflammensynthese umfassend zu beschreiben. Somit bleiben wichtige Teilschritte auf dem Weg vom Spray zum Partikel im Bereich der Spekulation.
Dieses Projekt hat es sich zum Ziel gesetzt, in einem Sprayflammenreaktor den Übergang von der flüssigen (Tropfen)-Phase in die feste Partikel-Phase detailliert zu untersuchen. Dabei kommt eine Kombination aus experimentellen und numerischen Werkzeugen zum Einsatz, die sich in ihren Möglichkeiten hervorragend ergänzen. Diese Arbeiten sollen insbesondere dazu dienen, den Übergang von der Spray/Tropfenphase in die Partikelphase zu untersuchen und so die Partikelentstehungsprozesse besser zu verstehen, um daraus relevante Parameter bezüglich einer zielgerichteten Sprayflammensynthese zu identifizieren, die dann zur Prozessoptimierung und zur Skalierung des Verfahrens verwendet werden können.
Die Aufgaben in Magdeburg betrifft die Berechnung der Trajektorien von verdampfenden Tropfen mittels DNS.

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DNS und visuelle Analyse von Superstrukturen in turbulenten Kanälen mit Mischung durch parallele Injektion
Laufzeit: 01.01.2019 bis 30.06.2023

Um das Auftreten und die Auswirkungen von Superstrukturen in turbulenten Mischungen in Kanälen bei hohen Reynoldszahlen unter paralleler Injektion zu untersuchen, wird eine
Kombination aus Direct Numerical Simulation (DNS), Wirbelextraktion, sowie eine feature-basierte Visualisierung vorgeschlagen. Hierfür sind keine Standardansätze vorhanden.
Für die DNS ist die Herausforderung, hohe Reynoldszahlen auf HPC-Systemen zu behandeln.
Weiterhin müssen Modelle bereitstehen, die numerisch alle Strömungseigenschaften, die für die Vermischung relevant sind, beschreiben.
Für die Wirbelextraktion gibt es drei Herausforderungen: zum einen verhindert die vorhandene Turbulenz, dass lokale Standard-Wirbelmasse genutzt werden können. Stattdessen
sind Lagrange- oder hierarchische Wirbeldefinitionen notwendig. Zum zweiten muss die Wirbelextraktion so parametrisiert werden, dass die interessanten und nicht unbedingt die stärksten Wirbelstrukturen gefunden werden. Zum dritten muss die Extraktion on-the-fly erfolgen, da die pure Menge an Simulationsdaten keine anderen Lösungen zulässt.
Um die Phänomene zu analysieren, werden DNS, Wirbel-Extraktion und Visualisierung in einem feedback-loop kombiniert. Während eine mehrstufige POD zusammen mit einer automatischen Wirbel-Extraktion on-the-fly durchgeführt wird, werden die dabei entstehenden Wirbelstrukturen in einem Postprocessing-Schritt visuell analysiert.
Diese effiziente Kombination aus DNS, POD und visueller Analyse soll die Identifizierung von Superstrukturen ermöglichen und helfen, deren Auswirkungen auf Transportprozesse zu erklären.

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Vermessung und Modellierung des Wachstums von Kristallen
Laufzeit: 30.09.2019 bis 30.09.2022

Zur gezielten Auslegung und Optimierung von Kristallisationsprozessen ist die Kenntnis der Wachstumsgeschwindigkeiten der Kristalle von zentraler Bedeutung. Diese Geschwindigkeiten sind spezifisch für die jeweils betrachteten Stoffsysteme und hängen stark vom eingesetzten Lösungsmittel, der Temperatur und den aktuellen Konzentrationsverhältnissen ab. Gegenwärtig verfügen wir über kein ausreichend zuverlässiges Instrumentarium zur Vorhersage dieser wichtigen Eigenschaft von Kristallen und es besteht ein Bedarf an zuverlässigen Mess- und Modellierungsmethoden. Unter den vorgeschlagenen Möglichkeiten eignet sich insbesondere der Einsatz der experimentellen Beobachtung der Dynamik der Größen- und Formveränderung von Einzelkristallen unter in sogenannten Wachstumszellen zuverlässigen und effizient einstellbaren Bedingungen. Numerisch erscheinen Lattice-Boltzmann-Ansätze besonders zielführend, um das Kristallwachstum unter Berücksichtigung der Hydrodynamik und aller Konzentrations- und Temperaturfelder zu beschreiben. Die Analyse der Versuchsergebnisse mit dem Ziel der Identifikation von Wachstumsmechanismen sowie der Schätzung von kinetischen Parametern erfordert dabei eine genaue Kenntnis der Fluiddynamik in den Messzellen. Diesem Aspekt wurde in bisherigen Arbeiten, die in der Regel auf der Annahme idealer Vermischungen basierten, kaum Rechnung getragen. Weiterhin wurden bisher die Einflüsse von Abweichungen von isothermen Bedingungen sowie Auswirkungen von Verunreinigungen und gezielt zugesetzten Additiven nicht bewertet. Die hier angestrebte Kombination aus Einzelkristallexperimenten mit detaillierten numerischen Simulationen soll eine vollständige Aufklärung der zugrundeliegenden Mechanismen erlauben.

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Direkte Numerische Simulation der Zündung eines Wasserstoffgemisches mit einer Vorkammerzündkerze
Laufzeit: 01.01.2022 bis 15.09.2022

Im Rahmen dieses Projekts soll wissenschaftlich geprüft werden, in wie weit eine sichere und stabile Zündung eines mageren Wasserstoffgemisches mit einer Vorkammerzündkerze erreicht werden kann, wie dies in einem anderen Projekt für Erdgas als Brennstoff kürzlich gezeigt wurde.

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Dispersion und Koaleszenz in gerührten mizellaren Dreiphasensystemen
Laufzeit: 01.01.2014 bis 30.06.2022

Apolare Edukte können in mizellaren Lösungsmittelsystemen mit wasserlöslichen Katalysatoren umgesetzt werden. Um eine ökonomisch sinnvolle Reaktionsgeschwindigkeit und eine schnelle Abscheidung des Produkts zu erreichen, müssen die Bedingungen so eingestellt werden, dass sich ein Dreiphasensystem bildet. Die Tropfengrößenverteilungen (TGV) der durch den Rührer erzeugten bidispersen Systeme sind für beide Prozessschritte entscheidend, wurden aber bisher noch nicht charakterisiert. Diese TGV sollen durch Erweiterung experimenteller (AG Kraume) und numerischer Methoden (AG Thévenin) bestimmt werden.

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Flüssig-Gasgemischförderung mit Kreiselpumpen
Laufzeit: 01.04.2019 bis 30.06.2022

Kreiselpumpen werden für die Förderung reiner Flüssigkeiten ausgelegt. Die Förderung bricht besonders bei Radialpumpen bereits bei sehr geringen Gasbeladungen der Flüssigkeit ein. Bereits bei erwarteter geringer oder kurzzeitiger Gasbeladung weicht der Anlagenbetreiber trotz einer u.U. nicht zu der jeweiligen Anlage passenden Auslegung auf andere, gegen Gasbeladung resistentere Pumpenbauarten aus, was mit wirtschaftlichen und energetischen Nachteilen verbunden ist. Eine rechnerische Erfassung dieses Vorgangs ist bisher nicht möglich, und die Einsatzgrenzen der Kreiselpumpen bei der Förderung gasbeladener Flüssigkeiten sind nicht vorhersagbar.
In dem vorgeschlagenen Vorhaben soll ein 3D-Rechenverfahren zur möglichst genauen Vorhersage des Förderhöheneinbruchs entwickelt und an Radialpumpen messtechnisch validiert werden. Von besonderer Bedeutung ist dabei ein geringer Rechenaufwand durch die Entwicklung von recheneffizienten momentenbasierten Mehrphasenmodellen und die Verwendung von lizenzkostenfreier OpenSource Software, die die Nutzung des Rechenverfahren auch in KMU erlaubt. Das Rechenverfahren soll nach Projektende in den F&E-Prozess der Pumpenindustrie implementiert werden. Der Transfer wird durch die Einbindung in eine durchgängige Toolkette und Schulungen für die Industrie unterstützt.
Kreiselpumpen sind die am weitesten verbreitete Pumpenbauart. Die Entwicklung von Hocheffizienz-Kreiselpumpen leistet einen entscheidenden Beitrag zur Einsparung von Antriebsenergie. Das Projekt schafft das notwendige Basiswissen, um Hocheffizienz- Kreiselpumpen für die Förderung von Flüssigkeiten mit moderater oder kurzzeitiger Gasbeladung auszulegen und wirtschaftlich sinnvoll zu betreiben. Ein Wettbewerbsvorteil entsteht, indem die Pumpenhersteller durch den Einsatz der Berechnungsmethode die Einsatzgrenzen ihrer Pumpen präziser bestimmen und ausweiten können. Dadurch kommt es zu einer Diversifizierung des Marktes für Kreiselpumpen und zu erheblichen Energieeinsparungen.

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Optimization of Wave Energy system - A Primitive Model for Indian Coastal Lines
Laufzeit: 01.07.2019 bis 30.06.2021

Main scientific objectives of the project are:
• Coupling script-controlled Computational Fluid Dynamics (CFD) and efficient optimization code for a turbine design harvesting wave energy system;
• Finding optimal solution and design of the turbine through CFD analysis;
• Design, fabricate, and test the optimized turbine in a real time environment;
• Design and implement a suitable control algorithm to be coupled to the turbine during the tests in order to extract maximum power to supply continuous power without any disturbance.

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Entwicklung einer intelligenten, integrierten Trennschichtregelung für Zentrifugalpumpen
Laufzeit: 15.11.2019 bis 28.02.2021

Ziel des Projektes ist die Entwicklung eines Verfahrens zur kontinuierlichen Ermittlung und Analyse der Trennschicht zwischen den Flüssigkeiten oder ihrer relativen diffusen inneren und äußeren Grenzschichten. Über die kontinuierliche Ermittlung der Position dieser Trennschicht kann eine Regelung der Trennung und der Ausgangströme erfolgen, sodass ein konstanter Trennungsgrad von über 95 % auch im praktischen Einsatz erreicht werden kann.

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Optimierung einer Toilettenspülung
Laufzeit: 01.05.2019 bis 31.12.2020

Im Rahmen dieses Projekts müssen verschiedene technische Richtlinien, welche entweder den Spülvorgang oder aber den Schutz des Trinkwassers zum Inhalt haben, beachtet werden. Die entsprechenden Normen, insbesondere die EN1717, führen zu einem sehr komplexen Lösungsansatz zum Schutz des Trinkwassers. Dieser Ansatz wurde jedoch nicht technisch entwickelt und in das innovative Spülkonzept integriert. Allerdings ist dies eine wesentliche Voraussetzung für eine nachfolgende Produktentwicklung und kommerzielle Nutzung. Damit ist das wichtigste Entwicklungsziel dieses Projekts die technische Entwicklung einer Rückflusssicherung im Sinne der EN1717, die einen zuverlässigen Schutz des Trinkwassers bietet.

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Direkte numerische Simulation der Zündung in Gasmotoren
Laufzeit: 01.09.2018 bis 30.04.2020

Bei Gasmotoren ist die Zündfähigkeit der lokalen Gasmischung eine große Herausforderung. Im vorliegenden Projekt wird diese anhand Direkter Numerischer Simulation (DNS) mit detaillierten Reaktionsmechanismen untersucht.

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Lattice-Boltzmann Simulationen partikelbeladener Strömungen
Laufzeit: 01.07.2014 bis 31.03.2020

Für eine korrekte Beschreibung des makroskopischen Verhaltens von Agglomeraten in Fluiden muss die Partikelumströmung akkurat berücksichtigt werden. Dabei muss sowohl die von einem äußeren Kraftfeld erzwungene, gerichtete Partikelbewegung (verantwortlich für, z. B., Sedimentation und Trennung), sowie die chaotische Partikelbewegung wegen turbulenter Schwankungen in entsprechenden Lattice-Boltzmann (LB) Simulationen beschrieben werden. Die Rückwirkung der Partikel auf die Entwicklung der turbulenten Strömungsstrukturen ist ebenfalls für das Verhalten des Gesamtsystems von essentieller Bedeutung . Sowohl die lokalen Turbulenzeigenschaften wie auch das makroskopische Verhalten der Strömung können durch Veränderungen in der Grenzschicht unter Zugabe von Kleinstmengen an Partikeln wesentlich verändert werden, wenn diese besondere morphologische Eigenschaften aufweisen. Daher soll ebenfalls mittels LB und Experimente untersucht werden, wie nicht-sphärische Partikel die Entwicklung turbulenter Strukturen beeinflussen können.

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Direkte Numerische Simulation turbulenter Strömungen mit chemischen Reaktionen
Laufzeit: 01.09.2015 bis 31.12.2019

In diesem Projekt wird das eigene Computerprogramm DINO, mit dem die Direkte Numerische Simulation (DNS) turbulenter Strömungen mit chemischen Reaktionen möglich ist, mit der Immersed Boundary Methode (IBM) hoher Ordnung gekoppelt, um damit Simulationen in Konfigurationen mit komplexer Geometrie zu ermöglichen. Damit können eine Vielzahl relevanter Anwendungen der Energie- und Prozesstechnik mit unschlagbarer Genauigkeit untersucht werden.

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Vermessung und Modellierung des Wachstums von Einzelkristallen
Laufzeit: 01.10.2016 bis 30.09.2019

Zur gezielten Auslegung und Optimierung von Kristallisationsprozessen ist die Kenntnis der Wachstumsgeschwindigkeiten der Kristalle von zentraler Bedeutung. Diese Geschwindigkeiten sind spezifisch für die jeweils betrachteten Stoffsysteme und hängen stark vom eingesetzten Lösungsmittel, der Temperatur und den aktuellen Konzentrationsverhältnissen ab. Gegenwärtig verfügen wir über kein ausreichend zuverlässiges Instrumentarium zur Vorhersage dieser wichtigen Eigenschaft von Kristallen und es besteht ein Bedarf an zuverlässigen Mess- und Modellierungsmethoden. Unter den vorgeschlagenen Möglichkeiten eignet sich insbesondere der Einsatz der experimentellen Beobachtung der Dynamik der Größen- und Formveränderung von Einzelkristallen unter in sogenannten Wachstumszellen zuverlässigen und effizient einstellbaren Bedingungen. Numerisch erscheinen Lattice-Boltzmann-Ansätze besonders zielführend, um das Kristallwachstum unter Berücksichtigung der Hydrodynamik und aller Konzentrations- und Temperaturfelder zu beschreiben. Die Analyse der Versuchsergebnisse mit dem Ziel der Identifikation von Wachstumsmechanismen sowie der Schätzung von kinetischen Parametern erfordert dabei eine genaue Kenntnis der Fluiddynamik in den Messzellen. Diesem Aspekt wurde in bisherigen Arbeiten, die in der Regel auf der Annahme idealer Vermischungen basierten, kaum Rechnung getragen. Weiterhin wurden bisher die Einflüsse von Abweichungen von isothermen Bedingungen sowie Auswirkungen von Verunreinigungen  und gezielt zugesetzten Additiven nicht bewertet. Die hier angestrebte Kombination aus Einzelkristallexperimenten mit detaillierten numerischen Simulationen soll eine vollständige Aufklärung der zugrundeliegenden Mechanismen erlauben.

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Modellierung und dynamische Simulation mehrstufiger Partikel-Querstromtrennungen in einem turbulenten Fluidstrom
Laufzeit: 30.06.2017 bis 30.06.2019

Die experimentelle Untersuchung, Modellierung, dynamische Simulation und Bewertung mehrstufiger Partikel-Querstromtrennungen in einem turbulenten Fluidstrom wurde gezielt für das Schwerpunktprogramm "DynSim" ausgewählt, weil dieser typische Trennprozess für die Abtrennung einer großen Zahl von Rohstoffen, Abfällen, Zwischen- und Nebenprodukten in vielen Branchen der stoffwandelnden Wirtschaft eingesetzt wird. Trotz seiner nachweislich guten Prozessleistungen ist damit immer noch eine Reihe ungelöster verfahrenstechnischer Problemstellungen verbunden, wie z.B. fluktuierende Luftströmung und Partikelbeladungen im Trennraum, ausgeprägte stochastische Prozessdynamik sowie resultierende mangelhafte Prozessgüte (Trennschärfe) und Produktqualität (Reinheit). Die nachhaltige Lösung dieser Probleme erfordert die Bereitstellung physikalisch begründeter, multiskaliger und zur Vorhersage geeignete Modelle für die Bewertung und Simulation der Prozessdynamik vernetzter stochastischer Querstrom-Trennungen, die sich künftig bequem in Fliessschema-Simulationen der Feststoffverfahrenstechnik einbinden lassen. Im Einzelnen werden zeitlich und örtlich aufgelöste, analytische und numerische Modelle für die Prozesskinetik und das vernetzte dynamische Querstrom-Trennverhalten der Partikel hinsichtlich ihrer Trennmerkmale Korngröße, -dichte und -form entwickelt. Parallel dazu werden effiziente numerische Simulationen des turbulenten Strömungsfeldes innerhalb des Trennapparates durchgeführt. Stationäre sowie instationäre, Reynolds-gemittelte Navier-Stokes-Gleichungen  werden mit den  Bewegungsgesetzen der Partikeltranslation und -rotation dank der Diskreten-Elemente-Methode, gekoppelt. Damit werden die Partikel-Bewegungsbahnen in der echten Geometrie der abgeknickten Kanalelemente berechnet. Nach ersten, einseitig gekoppelten Simulationen mit einfachen Wandmodellen werden realistischere Simulationen unter Berücksichtigung physikalischer Partikel-Wand- und Partikel-Partikel-Kollisionen durchgeführt. Die quantitative Validierung der eingesetzten Modelle erfolgt über zeitlich und dreidimensional örtlich aufgelöste Messungen im Trennapparat auf Basis der Particle Tracking Velocimetry. Bei Bedarf können für die Modellüberprüfung Direkte Numerische Simulationen  der Zweiphasenströmung auf Mikro-Ebene eingesetzt werden. Die verfahrenstechnische und energetische Prozessgüte (Trennschärfe, spezifischer Energieeintrag) und Produktqualität der Trennversuche und numerischen Experimente werden modellgestützt bewertet und optimiert. Dem folgen in der zweiten Förderperiode die Berechnung und Bewertung dynamischer Veränderungen der Prozessgüte und Produktqualität bei sprungförmigen und harmonischen Schwankungen des Aufgabestromes, der Beladungen und der Trennmerkmale Korngröße, -dichte und -form. Abschließend werden in der dritten SPP-Phase diese Bewertungs- und Simulationsmodelle in ein multiskaliges, modular aufgebautes Prozess-Systemmodell eingebettet.

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Simulationsbasierte Optimierung einer Kraftstoffeinspritzdüse
Laufzeit: 01.05.2016 bis 30.04.2019

Vorrangiges Ziel dieses Forschungsprojektes ist es, einen effizienten und zielführenden Simulationsprozess auf Basis der CFD-O (Computational Fluid Dynamics for Optimization: ein Ansatz, der am Lehrstuhl entwickelt wurde) zu entwickeln, mit dem eine optimale Auslegung einer Düsengeometrie für die Kraftstoffeinspritzung erzielt werden kann.

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Methoden-Kompetenz für den automobilen Leichtbau durch hochfesten Aluminiumguss
Laufzeit: 08.04.2016 bis 31.03.2018

Das Gesamtziel des Vorhabens besteht darin, eine Methodenplattform für den Aluminiumguss zu entwickeln und zu erproben, mit deren Hilfe erstmals ganzheitlich sowohl der technologische Prozess als auch die Bauteile optimal gestaltet werden können, so dass ein minimales Bauteilgewicht erreicht wird und gleichzeitig die Anforderungen hinsichtlich der mechanischen Eigenschaften (Festigkeit, Dynamik, Temperatur etc.), der Kosten und der gießtechnischen Randbedingungen erfüllt werden. Die Erprobung der Methodenplattform erfolgt unter Nutzung realer Druckgussbauteile von PKW-Komponenten.

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On-the-fly Postprocessing von Features aus turbulenten Flammen von Direkten Numerischen Simulationen
Laufzeit: 01.10.2014 bis 31.03.2018

Direkte numerische Simulation (DNS) ist der derzeit wohl bestmögliche Ansatz zur numerischen Simulation von reaktiven, turbulenten Strömungen. DNS-Ansätze für hohe Reynolds-Zahlen benötigen allerdings Milliarden von Gitterpunkten und werden über Tausende von Zeitschritten berechnet. Werden komplexere Strömungen zusammen mit chemischen Reaktionen behandelt, muss eine Vielzahl von Variablen in Raum und Zeit analysiert und korreliert werden, um reduzierte Modelle zu erhalten und zu testen. Dies führt zu riesigen Mengen von Rohdaten (derzeit Terabytes oder sogar Petabytes), die in akzeptabler Zeit weder gespeichert noch über Netzwerk übertragen werden können. Es ist zu erwarten, dass in naher Zukunft der Aufwand zur Übertragung und Speicherung der Daten den Aufwand zu deren Erzeugung übersteigen wird, und dass die Datenspeicherung/Übertragung zum Flaschenhals der DNS wird.

Um dies zu lösen, wird ein Postprocessing der reaktiven Strömungsdaten vorgeschlagen, welches gleichzeitig und simultan zur DNS erfolgt. Dieses erfolgt in Form einer on-the-fly Feature-Extraktion: relevante Features (Temperatur- oder Konzentrationsfelder) werden parallel zur DNS extrahiert und abgespeichert, so dass die Rohdaten selbst gar nicht mehr gespeichert werden müssen. Dieser Ansatz hat das Potential, dass nur noch ein Bruchteil der ursprünglichen Datenmenge gespeichert werden muss, ohne wesentliche Information über der Flamme zu verlieren. Um dies umzusetzen, ist jedoch eine Reihe von Herausforderungen in der Datenanalyse, der Feature Extraktion, der Parallelisierung und der numerischen Simulation zu lösen.

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Optimierung von Fluidenergiemaschinen unter Berücksichtigung der Fischdurchgängigkeit
Laufzeit: 01.07.2015 bis 28.02.2018

Es besteht erhebliches technisches Verbesserungspotential bei dem Einsatz tiefschmächtiger Wasserräder sowie Fischtreppen, insbesondere, wenn eine Konfiguration mit mehreren Komponenten ausgewählt wird, in welcher hydrodynamische Wechselwirkungen auftreten. In diesem Projekt werden Computermodelle entwickelt, mit denen das Optimierungspotential solcher Konfigurationen im Sinne des Energieaustrags unter Berücksichtigung der Fischdurchgängigkeit voll ausgeschöpft wird. Da das zugrunde liegende physikalische Problem sehr komplex ist, ist es dabei unabdingbar, experimentelle Daten unter kontrollierten und reproduzierbaren Strömungsbedingungen zu erhalten, um damit die Simulationskette zu validieren. Eine eigens hierfür konzipierte Versuchsrinne wird zu diesem Zweck am Institut aufgebaut, womit die Umströmung entsprechender Modelle komplett charakterisiert wird. Mit Hilfe dieser Rinne wird auch eine autonome Sonde zur Ermittlung der relevanten Strömungseigenschaften getestet.

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Experimentelle und numerische Untersuchung von Kreiselpumpen radialer Bauart mit teiloffenem Laufrad bei der Förderung von Flüssig/Gasgemischen mit hoher Gasbeladung
Laufzeit: 01.07.2016 bis 31.12.2017

Kreiselpumpen, welche für Flüssigkeitsförderung ausgelegt sind, müssen in der Praxis häufig auch gasbeladene Flüssigkeiten fördern. Dabei kommt es zu einem Abfall oder gar vollständigen Zusammenbruch der Förderung, welcher u.a. abhängig von der Menge und Verteilung des freien Gases in der Zuströmung, der Pumpenbauart und dem Betriebspunkt ist. Eine rechnerische Erfassung dieses Vorgangs ist bisher nicht möglich, und die Einsatzgrenzen der Kreiselpumpen sind nicht vorhersagbar. 
In dem vorgeschlagenen Vorhaben soll eine 3D-Strömungssimulationsmethode mit Blasenpopulations- und Interaktionsmodellen eingesetzt und erweitert werden. Damit wird erstmals eine Vorausberechnung auch des Förderhöheneinbruchs von Radialpumpen möglich. Zur experimentellen Validierung werden Detailmessungen an Strömungskanälen sowie an einer transparent ausgeführten Radialpumpe durchgeführt.

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Optimale Reaktionsführung in flüssigen Mehrphasensystemen
Laufzeit: 01.01.2014 bis 31.12.2017

In diesem Projekt erfolgen der Aufbau und die Inbetriebnahme eines segmentierten Mehrphasenreaktors mit ortsverteilter Konzentrations- und Temperaturführung im Miniplant-Maßstab, als technische Approximation der optimalen Reaktionsführung für die Hydroformylierung von 1-Dodecen in TMS. Mit Hilfe experimenteller Charakterisierung des reaktionstechnischen bzw. transportphysikalischen Reaktorverhaltens wird ein detailliertes Reaktormodell entwickelt, welches für die modellgestützte Reaktoroptimierung genutzt wird.

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Modellierung und dynamische Simulation mehrstufiger Partikel-Querstromtrennungen in einem turbulenten Fluidstrom
Laufzeit: 01.07.2013 bis 30.06.2017

Die experimentelle Untersuchung, Modellierung, dynamische Simulation und Bewertung mehrstufiger Partikel-Querstromtrennungen in einem turbulenten Fluidstrom wurde gezielt für das Schwerpunktprogramm "DynSim" ausgewählt, weil dieser typische Trennprozess für die Abtrennung einer großen Zahl von Rohstoffen, Abfällen, Zwischen- und Nebenprodukten in vielen Branchen der stoffwandelnden Wirtschaft eingesetzt wird. Trotz seiner nachweislich guten Prozessleistungen ist damit immer noch eine Reihe ungelöster verfahrenstechnischer Problemstellungen verbunden, wie z.B. fluktuierende Luftströmung und Partikelbeladungen im Trennraum, ausgeprägte stochastische Prozessdynamik sowie resultierende mangelhafte Prozessgüte (Trennschärfe) und Produktqualität (Reinheit). Die nachhaltige Lösung dieser Probleme erfordert die Bereitstellung physikalisch begründeter, multiskaliger und zur Vorhersage geeignete Modelle für die Bewertung und Simulation der Prozessdynamik vernetzter stochastischer Querstrom-Trennungen, die sich künftig bequem in Fliessschema-Simulationen der Feststoffverfahrenstechnik einbinden lassen. Im Einzelnen werden zeitlich und örtlich aufgelöste, analytische und numerische Modelle für die Prozesskinetik und das vernetzte dynamische Querstrom-Trennverhalten der Partikel hinsichtlich ihrer Trennmerkmale Korngröße, -dichte und -form entwickelt. Parallel dazu werden effiziente numerische Simulationen des turbulenten Strömungsfeldes innerhalb des Trennapparates durchgeführt. Stationäre sowie instationäre, Reynolds-gemittelte Navier-Stokes-Gleichungen  werden mit den  Bewegungsgesetzen der Partikeltranslation und -rotation dank der Diskreten-Elemente-Methode, gekoppelt. Damit werden die Partikel-Bewegungsbahnen in der echten Geometrie der abgeknickten Kanalelemente berechnet. Nach ersten, einseitig gekoppelten Simulationen mit einfachen Wandmodellen werden realistischere Simulationen unter Berücksichtigung physikalischer Partikel-Wand- und Partikel-Partikel-Kollisionen durchgeführt. Die quantitative Validierung der eingesetzten Modelle erfolgt über zeitlich und dreidimensional örtlich aufgelöste Messungen im Trennapparat auf Basis der Particle Tracking Velocimetry. Bei Bedarf können für die Modellüberprüfung Direkte Numerische Simulationen  der Zweiphasenströmung auf Mikro-Ebene eingesetzt werden. Die verfahrenstechnische und energetische Prozessgüte (Trennschärfe, spezifischer Energieeintrag) und Produktqualität der Trennversuche und numerischen Experimente werden modellgestützt bewertet und optimiert. Dem folgen in der zweiten Förderperiode die Berechnung und Bewertung dynamischer Veränderungen der Prozessgüte und Produktqualität bei sprungförmigen und harmonischen Schwankungen des Aufgabestromes, der Beladungen und der Trennmerkmale Korngröße, -dichte und -form. Abschließend werden in der dritten SPP-Phase diese Bewertungs- und Simulationsmodelle in ein multiskaliges, modular aufgebautes Prozess-Systemmodell eingebettet.

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Simulationsbasierte Optimierung der Kühlung elektrischer Generatoren
Laufzeit: 01.07.2014 bis 30.06.2017

Um elektrische Generatoren weiter zu verbessern, ist es notwendig, innovative Simulationsmethoden zu entwickeln, mit denen flexibel und effizient optimale Konfigurationen sehr früh während der Entwicklungsphase unter Berücksichtigung aller relevanten Bedingungen (Abmessungen, Fertigungsprozess, Kosten…) identifiziert werden können. Mit dem gleichen Werkzeug können auch eventuell auftretende Probleme bei einer späteren Entwicklungsstufe schnell gelöst werden.

Solche durchgreifenden Verbesserungen des im Betrieb verwendeten Simulationsmodells erfordern den Einsatz einer Optimierung auf Basis der numerischen Strömungssimulation (Computational Fluid Dynamics, CFD). Vorrangiges Ziel dieses Forschungsprojektes ist es daher, einen effizienten und zielführenden Simulationsprozess auf Basis relevanter Indikatoren zu entwickeln. Anschließend kann auf Basis der CFD-O eine optimale Auslegung für die Kühlung elektrischer Generatoren abgeleitet werden.

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Bluttflussquantifizierung
Laufzeit: 01.08.2012 bis 28.02.2017

Thema dieses Projekts ist die Quantifizierung von Blutfluss in Gefäßen auf Grundlage angiographischer Bilddaten. Aus klinischer Sicht kann das beispielsweise bei der Behandlung von Stenosen oder Aneurysmen eine wichtige Rolle spielen. Hierbei sollen sowohl 2D DSA Serien (bei fixer Angulation des C-Bogens) als auch 3D Datensätze basierend auf geeigneten Rotationsangiographien verwendet werden. Zugrundeliegende Algorithmen zur Flussschätzung sollen zunächst unter Verwendung von Phantomen, Patientendaten (offline, retrospektive Analyse) und Flussmessgeräten validiert werden. Es erfolgt außerdem eine Validierung der bildbasierten Ergebnisse unter Verwendung von Flusskathetern, Doppler-Ultraschallmessungen und Particle Tracking Velocimetry (PTV).

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Strömungstechnische Optimierung eines Verteilers für Stahlschmelze
Laufzeit: 01.08.2012 bis 31.12.2016

Für eine effiziente und kostengünstige Herstellung von hochwertigen Stahlprodukten sollen kleine Mengen zusätzlicher Komponenten in die Schmelze homogen eingebracht werden. Daraus resultieren mindestens zwei Schwierigkeiten:- die zugeführten Komponenten müssen binnen weniger Sekunden in der Schmelze homogen verteilt werden;- für den Eintrag in die Schmelze ist ein spezielles Verfahren hierfür zu entwickeln, das bei hohen Umgebungstemperaturen betrieben werden kann.

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Parametrisierung und automatische Erzeugung von Lamellen für CFD-basierte Optimierung
Laufzeit: 01.05.2016 bis 30.11.2016

In diesem Projekt wird die Parametrisierung und automatische Erzeugung von Lamellen für eine CFD-basierte Optimierung betrachtet. Die entwickelte Methode muss die Beschreibung einer allgemeinen Parametrisierung (basierend auf einer definierten Parameterliste) aller möglichen Lamellen-Geometrien beinhalten. Die Software muss diese Geometrien in .stl Format erzeugen und mit Hilfe eines JAVA-Macros in das existierende Geometriemodell integrieren, um anschließend die Strömungssimulation und Optimierung durchführen zu können.

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Ermittlung der Zündwahrscheinlichkeit in turbulenten Strömungen anhand Direkter Numerischer Simulation
Laufzeit: 01.08.2011 bis 31.07.2016

Die Bedingungen, die zu einer erfolgreichen Selbstzündung führen, wurden in der Vergangenheit vorwiegend experimentell oder mit stark vereinfachten Modellen ermittelt. Eine quantitative numerische Vorhersage erfordert eine sehr gute Beschreibung der turbulenten Strömungseigenschaften zusammen mit entsprechenden chemischen, diffusiven und thermodynamischen Modellen. Dies führt zu extrem hohen Rechenzeiten, so dass dieser Lösungsweg bis jetzt für eine praktische Verwendung zur sicherheitstechnischen Beurteilung unpraktikabel bleibt. Es ist deswegen erforderlich, entsprechende Untersuchungen weiterzuführen, insbesondere mit dem Ziel, validierte, reduzierte Modelle zu entwickeln. Dies wird in dem vorliegenden Projekt auf Basis direkter numerischer Simulationen mit einer exakten Beschreibung aller physikalisch-chemischen Eigenschaften erfolgen.

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Entwicklung eines innovativen Turbulenzgenerators
Laufzeit: 01.01.2014 bis 31.12.2015

Two types of turbulence generators are applied in practice: passive and active generators. Compared to the passive ones, the advantage of the active generators is the higher possible turbulence level and flexibility. However, the active generators are much more expensive than the passive ones. Therefore, our aim is to develop an innovative active generator that is much cheaper than the presently applied ones but obtaining the same or even higher turbulent intensity. It will be the appropriate instrument to convert main flows with low turbulence intensity into flows with suitably adjusted turbulent properties.
Widely used laser-based measurement techniques developed in the past decades (e.g. PIV, PTV, LDV, CTA) provide the opportunity to investigate such turbulence generators and perform pointwise or planar measurements at high sampling rate for the rapidly changing flow quantities.

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Multivariante Optimierung des Profils eines H-Darrieus-Rotors mit geraden Blättern auf der Grundlage genetischer und hybrider Algorithmen zur Strömungssimulation
Laufzeit: 01.07.2013 bis 31.08.2015

Dieses Projekt zielt auf die gemeinsame, arbeitsteilige Entwicklung einer Kleinwindenergieanlage mit vertikalem Rotor unter Verwendung eines H-Darrieus-Rotors.  Dieser ermöglicht in der geplanten Dimensionierung eine Installation ohne genehmigungsrechtliche Zulassung der Überwachungsbehörden und soll streng nach der Zulassungsfreiheit zugrundeliegenden DIN /VDE  61400-2 ausgelegt sein. Die Zielstellung erfordert technologische und materialtechnische Neuerungen bei der Produktgestaltung, um vorrangig die extrem hohen Anforderungen der auf 20 Jahre zu gewährleistenden Festigkeitseigenschaften zu erreichen. Insgesamt wird eine Ausführung der Kleinwindanlage geplant, die für die dezentrale Eigenversorgung geeignet ist, zulassungsfrei ist sowie im privaten und kleingewerblichen Betrieb mit guter Wirtschaftlichkeit zu handhaben ist.

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Experimentelle Untersuchung der für die Fahrzeugverschmutzung relevanten Benetzung und Filmbildung von Wasser auf unterschiedlichen Werkstoffen
Laufzeit: 01.04.2014 bis 31.01.2015

Bei der Entwicklung von Fahrzeugen ist die Fahrzeugverschmutzung, insbesondere wegen Regen, von großer Bedeutung. Auch bei starkem Regen und Wind darf die Sicht des Fahrers nicht beeinträchtigt werden. Die bei diesem Vorgang auftretenden physikalischen Vorgänge sind von hoher Komplexität (Instationärität, Turbulenz, Mehrphasenströmung, Filmbildung und -zerfall ). Die numerische Modellierung dieser Phänomene ist noch nicht mit hinreichender Genauigkeit erfolgt. Dies ist u. a. ein Hinweis darauf, dass zuverlässige experimentelle Messungen, die für eine Entwicklung und Validierung numerischer Modelle unentbehrlich sind, noch nicht abschließend durchgeführt wurden. Ziel dieses Projekts ist es daher, solche experimentelle Daten grundlegender Natur zu erfassen, mit denen eine für die Praxis anwendbare Simulationskette quantitativ validiert werden kann. Hierfür sollen Grundlagenversuche bezüglich der Benetzung, Film- und Rinnsalbildung für unterschiedliche Werkstoffe mit unterschiedlichen Anströmbedingungen durchgeführt werden, um eine verlässliche Datenbasis für die Validierung von Berechnungsmodellen zu erarbeiten.

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CFD-Simulation einer Helium-Leckage und Konsequenzen für die Sicherheit
Laufzeit: 01.08.2013 bis 31.12.2014

Bei sehr komplexen experimentellen Anlagen ergeben sich zwangsläufig viele Fragestellungen, die eine direkte Auswirkung auf Sicherheitsvorkehrungen haben. Insbesondere ist es bis jetzt nicht endgültig geklärt, welche Auswirkungen einer Helium-Leckage für ggf. anwesende Mitarbeiter, zum Beispiel in einem unterirdischen Tunnel, haben könnte. Genau diese Frage soll im Rahmen des vorliegenden Projektes geklärt werden. Vorrangiges Ziel dieses Forschungsprojektes ist es daher, auf Basis der CFD (Computational Fluid Dynamics) eine Sicherheitsanalyse für die Konsequenzen einer Helium-Leckage durchzuführen.

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Entwicklung einer neuen Pumpen-Zentrifuge zur Trennung von flüssigen Stoffgemengen auf Basis einer Kreiselpumpe mit Pitot-Rohren
Laufzeit: 01.12.2011 bis 31.12.2014

Ziel des Projektes ist es, eine neue Technologie zur Trennung von Flüssigkeitsgemischen zu entwickeln. Ausgehend von einer Kreiselpumpe mit Pitot-Rohr wird ein neuartiges Verfahren entwickelt, das die Trennung von Flüssigkeitsgemischen wie z.B. Öl/Wasser, mit einer wesentlich höheren Reinheit der getrennten Stoffe, einer höheren Leistungsfähigkeit, und zu geringeren Kosten, im Vergleich mit bisher angewendeten Verfahren bzw. Technologien, ermöglicht. Darüber hinaus sollen die Prozessparameter an die Gemischzusammensetzung angepasst werden können. Dieses Projekt wird auf Basis von Computersimulation/CFD durchgeführt und mit experimentellen Messungen am Prototyp validiert.

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Numerische Modellierung von Strömungen in Aneurysmen
Laufzeit: 01.01.2012 bis 31.12.2014

Die Behandlung von Aneurysmen (Aussackungen an Gefäßen im peripheren Gefäßsystem) ist im Allgemeinen eine Aufgabe der Gefäßchirurgie. Die Behandlung von intrazerebralen Aneurysmen wird inzwischen möglichst minimal-invasiv durchgeführt, da die Ergebnisse im Vergleich zu einer offenen Operation besser sind. Dabei wird ein Katheter über das periphere Gefäßsystem in den Kopf und dann in das Innere des Aneurysmas vorgeschoben und dieses mit Platindraht ausgefüllt (coiling), mit dem Ziel, den Bluteinstrom in das Aneurysma soweit zu reduzieren, dass eine Thrombose und im weiteren Verlauf eine Fibrose des Aneurysmas eintritt. Eine neue Therapiestrategie ist das Einbringen von Implantaten wie z.B. Stents in das Trägergefäß auf Höhe des Aneurysmas, so dass der Blutfluß im Bereich der Aussackung qualitativ und quantitativ so verändert wird, dass der Hauptblutstrom am Aneurysma vorbeiführt und die Wandbelastung unter den kritischen Wert reduziert wird. Aufgrund des extrem hohen Eingriffrisikos sind jedoch derartige Interventionen nur indiziert, wenn bereits eine Aneurysmaruptur eingetreten ist oder diese mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit zu erwarten ist. Die Beurteilung des Risikos einer Ruptur eines Aneurysmas ist daher ein zentrales Problem der präoperativen Diagnostik. Dafür muss der Blutfluss im Bereich des Aneurysmas zuverlässig analysiert werden können und im Hinblick auf eine zukünftige Verbesserung der Behandlung eine mögliche positive Beeinflussung durch existierende und noch zu entwickelnde Implantate valide abgeschätzt werden. Die Entwicklung dafür geeigneter Methoden ist die Kernaufgabe des vorliegenden Forschungsprojektes.

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Entwicklung von Spraymodellen für die mehrphasige Strömungssimulation in Ottomotoren
Laufzeit: 01.10.2013 bis 30.09.2014

Um weiteres Optimierungspotential bei Otto-Motoren aufzudecken und um zukünftige Entwicklungen noch schneller und sicherer durchführen zu können, wäre es sehr vorteilhaft, wenn auf Basis etablierter Simulationsprogramme zuverlässige und realistische aber relativ schnelle Simulationen turbulenter Sprays möglich wären.
Vorrangiges Ziel dieses Projektes ist es daher, entsprechende Modelle ggf. einzubauen und für eine Referenzkonfiguration zu testen und zu vergleichen, um erste Aussagen bzgl. der Genauigkeit und der damit verbundenen numerischen Komplexität (Rechenzeit, Hauptspeicherplatz) abzuleiten. Endziel dieses Projektes ist es, das Verständnis und die Quantifizierung der zyklischen Schwankungen in Verbrennungsmotoren auf Basis der CFD zu ermöglichen.

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Mathematische Modellierung und experimentelle Untersuchung der Strömung in einem Gießcaster
Laufzeit: 01.08.2011 bis 30.09.2014

Zur energieeffizienten Herstellung von Stahl soll ein Gießverfahren optimiert werden. Hierbei wird die Schmelze aus der Pfanne direkt der Gießmaschine zugeführt. Die Zuführung soll strömungstechnisch optimiert werden. Hierbei sollen möglichst wenig Gase und Feuerfestmaterial eingezogen werden. Die Strömung soll folglich eine geringe Turbulenz aufweisen.

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Verbrennung erneuerbarer Brennstoffe unter Zuhilfenahme nicht-thermischer Plasmas
Laufzeit: 01.07.2011 bis 30.06.2014

Die Bedeutung nicht-thermischer Plasmas für Verbrennungsanwendungen wurde bereits in verschiedenen Projekten gezeigt, die hauptsächlich Wasserstoff- oder Methanflammen verwendeten. Ein Hauptproblem blieb jedoch bisher ungelöst: die Anregung der reagierenden Spezies durch elektronische Stöße funktioniert gut bei Unterdruck, wird aber, mit den vorhandenen Plasmageneratoren, nicht bei erhöhtem Druck oder sogar Atmosphärendruck erreicht. Hieraus ergaben sich folgende Zielsetzungen,:

1. Entwicklung, Aufbau und Charakterisierung eines atmosphärischen Brenners mit nicht-thermischer Plasmaunterstützung,
2. Quantifizierung der resultierenden Flammenveränderungen, der Verbrennungs¬effizienz und Emissionsreduktion.

Als wichtigstes Ergebnis der experimentellen Arbeiten kann festgehalten werden, dass es im Rahmen dieses Projektes erstmals gelang unter atmosphärischen Bedingungen elektronisch angeregten Sauerstoff mittels Plasmaanregung darzustellen, diesen spektroskopisch nachzuweisen und als Oxydationsmittel einem Brenner zuzuführen.

Die dadurch hervorgerufenen Veränderungen typischer Flammenfrontmarker (OH, CH, C2) wurden daraufhin mittels spontaner Emission und Laser-induzierter Fluoreszenz (LIF) quantifiziert. Mit zunehmender Plasmastärke kann bei all diesen Messungen eine Zunahme der Intensität der betrachteten Moleküle und somit der Flammenaktivität festgestellt werden. Diese Zunahme bewegt sich im Allgemeinen im Bereich von 10 bis 20%, verglichen mit dem Fall ohne Plasma. Mittels Raman-Messungen konnten auch die Hauptkomponenten in der Flamme bestimmt werden. Hierbei ergaben sich einige interessante Ergebnisse. Insbesondere konnte hier die Aktivität des Singlet-Sauerstoffs bei nicht-gezündeten Methan-Sauerstoff-Mischungen nachgewiesen werden. So erscheint hier eindeutig auch das Spektrum der Verbrennungsprodukte H2O und CO2, deren Intensität auch mit zunehmender Plasmaleistung steigt, obwohl keine Flamme vorhanden ist. 

Bei Wasserstoff-Flammen war eine verstärkte Luftzufuhr aus der Umgebung in das Zentrum der Flamme zu beobachten, was zu Veränderungen in der Flammenstruktur führt. Dies kann auch bei einer Erhöhung der Plasmaleistung beobachtet werden Im Gegensatz zu Methan, kann bei Wasserstoff im ungezündeten Fall kein Produkt (H2O) festgestellt werden.
Auch die Ergebnisse von Geschwindigkeitsmessungen in den ungezündeten und gezündeten Mischungen, zeigen die Auswirkungen des Plasmas auf die Flammenstruktur. Das Strömungsfeld wird durch das Plasma beschleunigt und stärkere Turbulenzen treten auf. Dies führt dann zur stärkeren Zufuhr der Umgebungsluft.

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Reduzierung der Gasbelastung in Schlickermassen
Laufzeit: 01.04.2012 bis 31.12.2013

Zentrales Anliegen ist hier die Entwicklung einer Apparatur, mit der vor Ort in einem Betrieb an verschiedenen Stellen der Anlage die real vorliegende Gasbelastung im Schlicker akkurat und statistisch sinnvoll vermessen werden kann. Für die Messungen wären keinerlei gesonderte Messstellen anzubringen, es muss nur die Möglichkeit einer Probenentnahme bestehen.

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Referenzexperimente im mehrphasigen Windkanal, numerische Simulationen und Validierung
Laufzeit: 01.10.2008 bis 30.09.2013

Dieses Vorhaben verfolgt das zentrale Ziel, eine ausführliche Datenbank anhand berührungsloser experimenteller Messungen in einer zweiphasigen Luft/Wasser-Strömung im Windkanal zu erstellen. Diese soll vorwiegend der Validierung numerischer Simulationen dienen. In den Experimenten werden sowohl die Geschwindigkeiten der anwesenden Phasen wie auch die Eigenschaften der dispersen Phase quantitativ und so weit wie möglich simultan vermessen. Die Ergebnisse dieser Referenzexperimente werden allen Teilnehmern des Schwerpunktprogramms zur Verfügung gestellt. Insbesondere werden auch innerhalb dieses Teilprojektes entsprechende numerische Simulationen durchgeführt, so dass eine direkte gegenseitige Validierung der Messergebnisse und der numerischen Ergebnisse erfolgt. Die entsprechenden numerischen Simulationen basieren auf eigenen Entwicklungen, die sowohl VMS- als auch LES-Ansätze (MooNMD, AG John) wie auch bei Bedarf DNS-Ansätze ( AG Thévenin) für die kontinuierliche Phase verwenden. Für die Beschreibung der nicht-kontinuierlichen Phasen werden hauptsächlich populationsdynamische Modelle verwendet, die in beiden Arbeitsgruppen bereits eine zentrale Rolle spielen. Dieses Projekt liefert Modellinformationen, die für das Verständnis der Regenbildung in turbulenten Wolkenströmungen hilfreich sein sollen.

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Experimentelle Untersuchung von dynamischen Lasten in Industrieventilatoren
Laufzeit: 01.03.2010 bis 31.03.2013

In zahlreichen Industriebereichen werden heute Ventilatoren unterschiedlicher Leistungsklassen eingesetzt. Als Beispiele seien die Luft– und Klimatechnik, Trocknungstechnik und Verfahrenstechnik genannt. Diese Maschinen sind in der Regel Bestandteile komplexer Anlagen. Daher kommt, neben der Erfüllung einer vorgegebenen Leistungscharakteristik (Volumenstrom, Druckerhöhung, Effizienz, usw.), der Lebensdauer und Zuverlässigkeit des Ventilators eine große Bedeutung zu. In diesem Zusammenhang spielen dynamische Belastungen für das Versagen eine große Rolle. Aufgrund der Komplexität dieser Vorgänge sind diese aber in der Vorhersage mit erheblichen Unsicherheiten behaftet. Mögliche Ursachen für Beeinträchtigungen des Betriebs von Ventilatoren sind Rotorschwingungen durch aerodynamische Lasten. Fluktuierende Strömungszustände oder Strömungsinstabilitäten können die Maschine zu Schwingungen anregen, welche im Resonanzfall zum Ausfall der Maschine führen können. Die Mechanismen, die zu diesen fluktuierenden Lasten führen, sind im Ansatz bekannt. Allerdings besteht erheblicher Klärungsbedarf, um diese Mechanismen im Designprozess berücksichtigen zu können. Vor diesem Hintergrund zielt dieses Projekt darauf ab, moderne methodische Entwicklungen im Bereich der numerischen Simulation und der Messtechnik einzusetzen, um den sicheren Betriebsbereich der Ventilatoren besser abgrenzen zu können, und damit deren technische und wirtschaftliche Sicherheit zu erhöhen.

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Development of measurement technique for simultaneous determination of 2D velocity and temperature fields
Laufzeit: 01.01.2011 bis 31.12.2012

Die experimentelle Untersuchung und das numerische Modellieren des konvektiven Wärmetransports in komplexen Strömungen stellen die grundlegende Zielsetzung des Projekts dar. Bei mit Wärmeübertragung verbundenen Aufgaben ist eine äußere Einflussnahme durch Regelung oder Steuerung in Abhängigkeit von der Temperatur sehr oft erforderlich. Die Simulation von solchen Prozessen verlangt wegen der zeitlich veränderlichen Randbedingungen, die sehr oft keinen deterministischen Charakter haben, eine spezielle Handhabung. Methoden zur berührungslosen Messung von Konzentrationen und Temperaturen dienen in der Strömungstechnik zur Erforschung, Auslegung und Optimierung von Anlagen, in denen Mischungsprozesse oder chemische Reaktionen stattfinden. Im Rahmen dieses Forschungsvorhabens werden die Möglichkeiten und Grenzen eines neuen Verfahrens dieser Art untersucht. Es handelt sich hierbei um die sogenannte Background-Oriented-Schlieren (BOS) Technik, die die Abhängigkeit des Brechungsindex von der Temperatur und Zusammensetzung des Gemisches ausnutzt.
BOS wird mit Particle Image Velocimetry (PIV) kombiniert, um gleichzeitig das Geschwindigkeitsfeld zu erhalten.

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Charakterisierung der Makromischung in einem statischen Mischer
Laufzeit: 01.04.2012 bis 15.07.2012

Vorrangiges Ziel dieses Forschungsprojektes ist es, einen industriellen statischen Mischer für verschiedene Strömungsbedingungen (Reynolds-Zahlen) im turbulenten Bereich auf seine Mischgüte hin zu untersuchen. Hierbei kommt das beim Auftragnehmer entwickelte Verfahren der Untersuchung des Makromischverhaltens mittels Tracerfarbstoffen zum Einsatz.

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Strömungseinfluss auf Zellkultivierung und Virusausbeute in Bioreaktoren
Laufzeit: 01.08.2010 bis 31.12.2011

Bei der Herstellung viraler Impfstoffe mittels Kultivierung tierischer Zellen sind Einflüsse der Fließbedingungen in den Kultivierungssystemen entscheidend. Durch die komplexe Kopplung von unstetem Fluss und Zellpopulationen werden hierbei andere Resultate als in herkömmlichen Reaktoren erreicht. Für eine genaue Beschreibung des kompletten Prozesses mittels numerischer Simulationen ist es notwendig für die Flüsse Computational Fluid Dynamics (CFD) zu nutzen und gleichzeitig die Verteilung der Zellen und deren Eigenschaften vollkommen gekoppelt zu betrachten. Zu diesem Zweck hat die Arbeitsgruppe die Methode DQMOM implementiert, um die Evolution einer Population von Partikeln mit einer Anzahl interner Koordinaten (z.B. Eigenschaften), abhängig von den lokalen und momentanen Fließbedingungen (externe Koordinaten: Position und Zeit), zu bestimmen. Verschiedene miteinander interagierende mono-variate Populationen werden mit DQMOM beschrieben. Jetzt werden ähnliche Methoden für klassische, großskalige Bioreaktoren eingesetzt.

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Optimale räumliche Verteilung einer Begasungsanlage
Laufzeit: 01.08.2011 bis 31.10.2011

In einer Abwasseranlage, die auch zur Gewinnung von Biogas verwendet wird, ist es besonders auffällig, dass für die Größe des Reaktors die erzielte Abbauleistung zu gering ist. Es wird vermutet, dass dies größtenteils auf eine schlechte Reaktordurchmischung zurückzuführen ist. Um die Durchmischung zu verbessern, wird überlegt, neben bereits vorhandenen Seitenrührwerken nun Biogaslanzen zu installieren. Dadurch soll eine zusätzliche Durchmischung erzeugt werden. Solche konstruktiven Änderungen sind aber komplex und aufwendig. Es ist vor allem aus heutiger Sicht vollkommen unklar, inwieweit diese Zusatzmaßnahmen den erwünschten Erfolg bringen können. Daher müssen modernste Berechnungsverfahren der numerischen Strömungssimulation eingesetzt werden, um für die reale Geometrie und für die echten Betriebsbedingungen die Strömungszustände im Reaktor für unterschiedliche Anordnungen der Zusatzbegasung zu vergleichen und daraus Verbesserungspotential zu identifizieren.

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Optimale räumliche Verteilung eines Dampfstrahls
Laufzeit: 01.05.2011 bis 30.09.2011

Eine neuartige Dampfanlage soll für selbstentladende Waggons in Kohlekraftwerken unter Kälte- und Frostbedingungen durch kontrollierten Wärmeaustauch optimiert werden. Um diese Funktion zu gewährleisten und gleichzeitig Betriebskosten zu minimieren, ist es erforderlich, eine optimale Geometrie für Dampfzufuhr und Dampfausstoß unter Berücksichtigung der anvisierten Betriebsparameter auszulegen. Die zugrundeliegende Geometrie ist drei-dimensional, komplex und es ist nur eine unzureichende Vorerfahrung vorhanden, um diese optimale Auslegung auf Basis reiner Ingenieurkenntnisse zu realisieren. Daher müssen modernste Berechnungsverfahren der numerischen Strömungssimulation eingesetzt werden, um für die reale Geometrie und für die echten Betriebsbedingungen die räumliche Verteilung des Dampfstrahls im voraus vorherzusagen und zu optimieren. Vorrangiges Ziel dieses Forschungsprojektes ist es daher, durch numerische Simulation die räumliche Dampfausbreitung in der echten Geometrie und für die realen Betriebsbedingungen vorherzusagen, und auf Basis dieser Ergebnisse eine verbesserte Dampfzuführung vorzuschlagen.

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Einfluss der mechanischen Toleranzen auf eine Spaltströmung
Laufzeit: 01.02.2011 bis 31.05.2011

Bei vielen Pumpen wird zur Reduzierung des auf den Läufer ausgeübten axialen Schubes ein Entlastungskolben eingesetzt. Der Entlastungsbereich ist über einen Spalt mit dem Druckbereich hinter der letzten Pumpenstufe verbunden. Die damit verbundenen Spaltverluste und die Druckdifferenz zwischen Druck- und Saugleitung der Maschinen regulieren  den Achsschub. Es ist daher von überragender Bedeutung, alle diese Aspekte zu beherrschen und quantitative Vorhersagen zu treffen, um den Wirkungsgrad zu optimieren und gleichzeitig einen sicheren Betrieb zu gewährleisten.In letzter Zeit sind Probleme im Entlastungsbereich aufgetreten, die vermutlich darauf zurückzuführen sind, dass die Maßtoleranzen der eingesetzten Bauteile zu spürbaren Strömungsänderungen führen können. Diese Fragestellung soll im Rahmen des vorliegenden Projekts anhand CFD untersucht und quantifiziert werden.

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Modellierung und Beeinflussung von Strömungen in Aneurysmen
Laufzeit: 01.10.2008 bis 28.02.2011

Aneurysmen sind ballonartige Aussackungen der arteriellen Gefäßwände. Das Platzen dieser Aneurysmen führt zu starken inneren Blutungen und kann abhängig vom betroffenen Gefäß innerhalb von Minuten zum Tode führen: ruptierte Aneurysmen führen immer zu einer lebensbedrohlichen Hämorrhagie.
Die Behandlung dieser Aussackungen an Gefäßen im peripheren Gefäßsystem ist im Allgemeinen eine Aufgabe der Gefäßchirurgie. Die Behandlung von intrazerebralen Aneurysmen wird inzwischen möglichst minimal-invasiv durchgeführt, da die Ergebnisse im Vergleich zu einer offenen Operation besser sind. Dabei wird ein Katheter über das periphere Gefäßsystem in den Kopf und dann in das Innere des Aneurysmas vorgeschoben und dieses mit Platindraht ausgefüllt (coiling), mit dem Ziel, den Bluteinstrom in das Aneurysma soweit zu reduzieren, dass eine Thrombose und im weiteren Verlauf eine Fibrose des Aneurysmas eintritt. Eine neue Therapiestrategie ist das Einbringen von Implantaten wie z.B. Stents in das Trägergefäß auf Höhe des Aneurysmas, so dass der Blutfluß im Bereich der Aussackung qualitativ und quantitativ so verändert wird, dass der Hauptblutstrom am Aneurysma vorbeiführt und die Wandbelastung unter den kritischen Wert reduziert wird.
Aufgrund des extrem hohen Eingriffrisikos sind jedoch derartige Interventionen nur indiziert, wenn bereits eine Aneurysmaruptur eingetreten ist oder diese mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit zu erwarten ist. Die Beurteilung des Risikos einer Ruptur eines Aneurysmas ist daher ein zentrales Problem der präoperativen Diagnostik. Dafür muss der Blutfluss im Bereich des Aneurysmas zuverlässig analysiert werden können und im Hinblick auf eine zukünftige Verbesserung der Behandlung eine mögliche positive Beeinflußung durch existierende und noch zu entwickelnde Implantate valide abgeschätzt werden. Die Entwicklung dafür geeigneter Methoden ist die Kernaufgabe des vorliegenden Forschungsprojektes.

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Experimentelle und numerische Untersuchung der Fahrzeugverschmutzung
Laufzeit: 01.09.2007 bis 31.12.2010

Bei der Entwicklung von Fahrzeugen ist die Fahrzeugverschmutzung, insbesondere wegen Regen, von großer Bedeutung. Auch bei starkem Regen und Wind darf die Sicht des Fahrers nicht beeinträchtigt werden. Die bei diesem Vorgang auftretenden physikalischen Vorgänge sind von hoher Komplexität (instationäre Strömung, Turbulenz, Mehrphasenströmung, Filmbildung, -entwicklung und -zerfall). Die numerische Modellierung dieser Phänomene ist noch nicht mit hinreichender Genauigkeit erfolgt. Dies ist u. a. ein Hinweis darauf, dass zuverlässige experimentelle Messungen, die für eine Entwicklung und Validierung numerischer Modelle unentbehrlich sind, noch nicht abschließend durchgeführt wurden. Ziel dieses Projekts ist es daher, solche experimentellen Daten zu bekommen und die komplette Entwicklung der numerischen Simulationskette durchzuführen. Hierfür sollen Grundlagenversuche zur Fahrzeugverschmutzung in einem Windkanal an einfachen Geometrien durchgeführt werden, um eine verlässliche Datenbasis für die Validierung von Berechnungsverfahren zu erarbeiten. Diese Untersuchungen werden von umfangreichen numerischen Arbeiten (Testung, Modifizierung und Optimierung von Modellen; Reduzierung der anfallenden Rechenzeiten) begleitet.

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Untersuchung von Strömungen mit Wärmeaustausch numerisch und mittels eines neuen Background-Oriented-Schlieren (BOS) Verfahrens
Laufzeit: 01.01.2009 bis 31.12.2010

Diie experimentelle Untersuchung und das numerische Modellieren des konvektiven Wärmetransports in komplexen Strömungen stellen die grundlegende Zielsetzung des Projekts dar. Bei mit Wärmeübertragung verbundenen Aufgaben ist eine äußere Einflussnahme durch Regelung oder Steuerung in Abhängigkeit von der Temperatur sehr oft erforderlich. Die Simulation von solchen Prozessen verlangt wegen der zeitlich veränderlichen Randbedingungen, die sehr oft keinen deterministischen Charakter haben, eine spezielle Handhabung. Methoden zur berührungslosen Messung von Konzentrationen und Temperaturen dienen in der Strömungstechnik zur Erforschung, Auslegung und Optimierung von Anlagen, in denen Mischungsprozesse oder chemische Reaktionen stattfinden. Im Rahmen dieses Forschungsvorhabens werden die Möglichkeiten und Grenzen eines neuen Verfahrens dieser Art untersucht. Es handelt sich hierbei um die sogenannte Background-Oriented-Schlieren (BOS) Technik, die die Abhängigkeit des Brechungsindex von der Temperatur und Zusammensetzung des Gemisches ausnutzt.
Im Rahmen des Forschungsvorhabens sollen folgende Ziele erreicht werden:
* Überprüfung der Anwendbarkeit des BOS-Verfahrens in Strömungen mit Wärmetransfer
* Schaffung der theoretischen Grundlagen für die quantitative Auswertung der Messergebnisse
* Erstellung von entsprechenden Auswerteprogrammen unter Berücksichtigung von verschiedenen geometrischen Verhältnissen.
* Validierung der Methode und der Auswerteverfahren im Vergleich mit anderen, etablierten Messverfahren am Beispiel einer Zylinderumströmung.

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Vermessung von Profilablösungen mittels verbesserter Particle Tracking Velocimetry durch Verwendung farbiger Tracerpartikel und weiterentwickelten Prädiktionsmethoden
Laufzeit: 01.02.2006 bis 31.07.2010

Das Rotating Stall ist als eine Ursache für instabile Strömungsphänomene in Strömungskanälen von Turbomaschinen bekannt und durch eigene Forschungsarbeiten belegt. Um die Ursachen und die Ausbildung von Stall analysieren zu können, ist eine Lagrangesche Betrachtung nützlich. Bei der beabsichtigten Applikation in relativ schnellen Strömungen und der Notwendigkeit, kleine Wirbelstrukturen zu erfassen, ist von dem Verfahren sowohl eine hohe zeitliche als auch räumliche Auflösung zu verlangen, d.h., es werden hohe Partikeldichten benötigt. Bei der Vermessung von Strömungen mittels 3D-PTV ist ein Hauptproblem die Herstellung der Korrespondenz zwischen den Tracerpartikeln in zugeordneten Kamerabildern, mit deren Hilfe die Strömung visualisiert wird. Mittels gefärbter Tracerpartikel soll die Korrespondenzanalyse sowohl örtlich als auch zeitlich wesentlich erleichtert werden, da die Dichte der einzelnen Farbklassen zugeordneten Partikel sich bei konstanter Gesamtpartikeldichte erheblich verringert. Die Bestimmung der Bewegungstrajektorien erfolgt sowohl in klassischer Weise durch direkte Partikelverfolgung als auch durch Prädiktion mit Hilfe des Kalman-Filters und der Einführung von Glattheitsbedingungen unter Nutzung der Variationsrechnung. Der Anwendungsbereich der hier weiterentwickelten PTV geht weit über den konkreten Einsatz in diesem Projekt hinaus.

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Charakterisierung und Optimierung der Strömungsverhältnisse in Bioreaktoren
Laufzeit: 01.04.2007 bis 30.06.2010

Bei der Kontrolle von Zellwachstum aber auch Zellschädigung in biotechnologischen Prozessen, wie zum Beispiel die Herstellung viraler Impfstoffe mittels Kultivierung tierischer Zellen, sind Einflüsse der Fließbedingungen in den Kultivierungssystemen entscheidend. Neue Reaktortypen, wie die flexiblen Wave-Einwegbioreaktoren haben in den letzten Jahren auf dem Markt an Bedeutung gewonnen. Durch die komplexe Kopplung von unstetem Fluss und Zellpopulationen werden hierbei andere Resultate als in herkömmlichen Reaktoren erreicht. Für eine genaue Beschreibung des kompletten Prozesses mittels numerischer Simulationen ist es notwendig für die Flüsse Computational Fluid Dynamics (CFD) zu nutzen und gleichzeitig die Verteilung der Zellen und deren Eigenschaften vollkommen gekoppelt zu betrachten. Zu diesem Zweck hat die Arbeitsgruppe in Magdeburg die Methode DQMOM implementiert, um die Evolution einer Population von Partikeln mit einer Anzahl interner Koordinaten (z.B. Eigenschaften), abhängig von den lokalen und momentanen Fließbedingungen (externe Koordinaten: Position und Zeit), zu bestimmen. Verschiedene miteinander interagierende mono-variate Populationen (hier: feste Carrier und Zellen interagierend mit der Flüssigphase) können mit DQMOM beschrieben werden. Allerdings muss DQMOM noch erweitert werden, um die zusätzlichen biologischen Mechanismen (im speziellen die Existenz einer Senke in den Population Balance Equations) zu berücksichtigen.

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Untersuchung von Schalldämpfern für Abgasleitungen
Laufzeit: 01.03.2010 bis 31.05.2010

Schalldämpfer werden in Abgasleitungen eingesetzt, um die Schallemissionen durch das gesamte Verbrennungs- und Abgassystem zu verringern. Diese Schallemissionen können dabei verschiedene, oft schwer an der Quelle zu bekämpfende Ursachen haben. So können durch thermo-akustische-Wechselwirkungen, meist niederfrequente, Schwingungen in der Anlage angeregt werden. Auch können durch die Abgasströmungsführung oder Einbauten Schallwellen erzeugt werden. Um diese Schallemissionen auf ein vertretbares Maß zu reduzieren, werden dann Schalldämpfer innerhalb oder am Ausgang der Abgasleitung eingesetzt. Vorrangiges Ziel dieses Projektes ist es, nachzuweisen ob und in welchem Umfang eine Schalldämpfung durch eingebaute Schalldämpfer erreicht wird. Weiterhin lassen sich dann, an Hand der Messergebnisse, eventuell notwendige konstruktive Verbesserungen ableiten.

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Optimierung eines Mischers
Laufzeit: 01.09.2008 bis 15.03.2010

Das zugrunde liegende Verfahren für die Produktion großer Mengen von Polymerwerkstoffen wird in hohem Maße von der Mischqualität der einzelnen flüssigen Komponenten beeinflusst. Wird die notwendige Mischgüte nicht erreicht, ist die Qualität der Produkte unzureichend. Diese Mischprozesse werden dadurch erschwert, dass sie in relativ großen Anlagen stattfinden, unter Druck realisiert werden, und dass die Einzelkomponenten eine hohe (bis weit über 100 cP) und sich schnell verändernde Viskosität aufweisen. Um die notwendige Mischgüte zu erreichen, wurde vor langer Zeit ein Mischer vom industriellen Partner speziell für diese Anwendung entwickelt, der bis jetzt weitgehend zufrieden stellend arbeitet. Im Rahmen einer Prozessverbesserung muss allerdings dieser Mischer jetzt modifiziert werden. Für den Partner ist es extrem wichtig, den neuen Mischer optimal zu gestalten und die Anlage weiterhin sicher und zuverlässig unter den neuen Betriebsbedingungen fahren zu können. Vorrangiges Ziel dieses Projektes ist es daher, den entwickelten Mischer strömungstechnisch zu untersuchen und Veränderungen vorzuschlagen, die für die neuen Betriebsbedingungen eine optimale Wirkung bringen. Von besonderer Bedeutung sind die Strömungsfelder, die Intensität der Turbulenz und der Druckverlust.

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Optimierung von mehrstufigen Wasserkreiselpumpen
Laufzeit: 01.10.2009 bis 28.02.2010

Der Projektpartner ist erfolgreich bei der Entwicklung und Vermarktung von Wasserpumpen. Trotz Verfügbarkeit einer Vielzahl unterschiedlicher Produkte ist es aber erforderlich, weiter optimale Lösungen zu entwickeln, insbesondere bzgl. mehrstufiger Kreiselpumpen. Durchgreifende Verbesserungen erfordern, neben der Berücksichtigung des Know-How des Unternehmens, die Unterstützung von Hochschuleinrichtungen, die allein über neueste Methoden wie z.B. die numerische Strömungssimulation (CFD) verfügen. Vorrangiges Ziel dieses Forschungsprojektes ist es daher, zwei vollkommen neue mehrstufige Wasserkreiselpumpen zu entwickeln und zu optimieren. Von besonderer Bedeutung sind die exakten Kennlinien dieser Pumpen und insbesondere maximale Förderhöhe und Volumenstrom.

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Analyse, Modellbildung und Berechnung von Strömungsmischern mit und ohne chemische Reaktionen
Laufzeit: 20.12.2004 bis 31.08.2009

Gegenstand des Projekts ist die Simulation von Strömung und Mischungsverhalten statischer Mischer. Dabei wird in erster Linie auf die Phänomene, die auf sehr kleinen Skalen passieren Wert gelegt. Zur Berechnung einer solchen Strömung müssen ausgereifte Modelle eingesetzt werden, die in der Lage sind einerseits die turbulenten Fluktuationen als auch andererseits die Diffusionsprozesse auf Subskalenebene adäquatzu repräsentieren. In Bezug auf die Tur- bulenzmodellierung ist daher die Grobstruktursimulation (englisch Large-Eddy Simulation (LES)) ins Auge gefaßt worden, da dabei nur die auf dem Rechengitter nicht mehr darstellbaren Strömungsstrukturen modelliert werden müssen. Zur Validierung dieser Berechnungen werden eigens hierfür in Magdeburg Validierungsexperimente durchgeführt. Hierfür werden mittels Particle-Image-Velocimetry und Laser-Doppler-Velocimetry die Geschwindigkeitsfelder im Mischer vermessen. Die Konzentrationsverteilung kann durch Laser-Induzierte-Fluoreszenzcharakterisiert werden, so daß auch durch den simultanen Einsatz dieser Meßmethoden ein nahezu vollständiges Bild der Strömungsverhältnisse im Mischer gewonnen werden kann. Aufgrund dieser Daten können die neu zu entwickelnden numerischen Methoden validiert werden.

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Development of a measuring method for monitoring velocity profiles in large cross-sectional areas
Laufzeit: 01.01.2007 bis 31.12.2008

The objective of this research is to investigate the fine structure of the velocity and temperature fields around heated cylinders placed in a low Reynolds number flow. By analysing the mutual influence of flow and heating (cooling) on each other, we will obtain results that can help us describe the phenomena accompanying different applications, in order to easily measure a two-dimensional velocity field with an improved accuracy. The main novelty lies in the fact that we intend to describe electrical, heat transfer and flow phenomena together rather than separately. Various approaches are planned for the investigation: the combined use of theory, an in-house code to be developed, a commercial software package and experimental validation in a wind-tunnel.

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Untersuchung der Luftausgasung und Kavitation in Hochdruckpumpen für Dieselkraftstoffe
Laufzeit: 01.10.2008 bis 31.12.2008

Für viele Strömungsapparate, die in der Industrie eine breite Anwendung finden, und ganz besonders für Hochdruck-Dieseleinsprizsysteme, die auf die Common-Rail-Technologie aufbauen, spielt das Problem der Kavitation eine zentrale Rolle für die Effizienz der Gesamtanlage und für die Qualität der resultierenden Strömungen. Es ist daher sehr wichtig, das Entstehen und den möglichen Einfluss der Kavitation in solchen Systemen genauer zu untersuchen. Vorrangiges Ziel dieses Projektes ist es, das mögliche Entstehen von Luftausgasung und Keimbildung im Niederdruckbereich von Common-Rail Hochdruckpumpen zu untersuchen.

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Charakterisierung der Strömungsverhältnisse und strömungstechnische Optimierung beim Gießen von Schlickermassen
Laufzeit: 15.05.2008 bis 30.11.2008

Das in der Sanitärkeramikindustrie vorwiegend eingesetzte Formgebungsverfahren ist das Schlickergießverfahren. Der durch Mischung der Rohstoffe mit Zusatzstoffen und durch Zugabe von Wasser erzeugte fließfähige Schlicker, eine wässrige Suspension, wird in Rührbehältern bevorratet. Aus diesen Vorratstanks erfolgt die Beschickung von Zwischenbehältern und aus diesen erfolgt durch Schwerkraftwirkung die Befüllung der Gipsformen im Kerngussverfahren. Der poröse Gips entzieht dabei dem Schlicker Wasser, wodurch mit einsetzender Verfestigung ein durch die Form vorgegebener Körper gebildet wird. Nach einer 24-stündigen Vortrocknung und dem Aufbringen einer Glasur erfolgt der Glattbrand im Einbrandverfahren. Bei einer Besichtigung der Fertigungsstätten wurden eine Reihe von Problemen im Fertigungsprozess vorgestellt, die unmittelbare Auswirkungen auf die Qualität des Endproduktes haben, einen beträchtlichen Nacharbeitsaufwand erfordern und Auswirkungen auf die Standzeit der Gipsformen besitzen.

  • Poren (Blasen) im gebrannten Endprodukt
  • Schlierenbildung im Gusskörper
  • Bildung einer Riffelstruktur an der Gipsform
Vorrangiges Ziel dieses Projektes ist es, die beim Kerngießen eingesetzte strömungstechnische Konfiguration (Vorratsbehälter, Leitungssystem mit Abgängen zu den Gussformen) auf die Quellen eines Lufteintrages in die Gießmasse hin zu untersuchen und technische Vorschläge zur konkreten Vermeidung des Lufteintrages zu erarbeiten. Parallel wird für die Riffelbildung eine Ursachenermittlung und eine einfache theoretische Betrachtung bzgl. möglicher Strömungsinstabilitäten realisiert.

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Direkte numerische Simulation der Flammen/Akustik-Wechselwirkung
Laufzeit: 15.03.2004 bis 15.11.2008

Dieses Vorhaben verfolgt gleichzeitig zwei Ziele. Auf der einen Seite wird die Wechselwirkung zwischen einer turbulenten Flamme und einer akustischen Welle detailliert untersucht. Hierbei wird bestimmt, inwieweit die Flamme zu einer Verstärkung bzw. zu einer Dämpfung der akustischen Welle führt. Neuere Versionen des berühmtenRayleigh-Kriteriums können anhand dieser Simulationen entwickelt und getestet werden. Parallel dazu werden mehrere turbulente Flammen berechnet, die als Validierung für die Ergebnisse der Grobstruktursimulation, die in anderen Gruppen durchgeführt wird, verwendet werden. Für beide Probleme werden numerische Simulationen mit den selben Programmen durchgeführt. Es handelt sich um sogenannte Direkte Numerische Simulationen (DNS), da diese die einzige Möglichkeit bieten, die gewünschte Genauigkeit und Modellunabhängigkeit zu erreichen. In der DNS werden keine separaten Modelle für die Turbulenz eingesetzt, sondern die Navier-Stokes-Gleichungen direkt gelöst. DieBeschreibung der Flamme erfolgt anhand akkurater physikalischer Modelle, unter Berücksichtigung aller wichtigen Zwischenradikale. Diffusionsprozesse und thermodynamische Eigenschaften werden mit hoher Genauigkeit beschrieben, so dass hiermit auf jeden Fall genaue Angaben über die innere Struktur der Flamme und der reaktiven Strömung gewonnen werden. Sowohl Vormischflammen wie auch Diffusionflammen werden berechnet. Dieses Projekt wird im Rahmen der DFG-Forschergruppe "Verbrennungslärm" durchgeführt.

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Optimierung eines Savonius-Rotors
Laufzeit: 01.06.2008 bis 31.10.2008

Der industrielle Projektpartner hat neue Konzepte bzgl. der Entwicklung verbesserter Savonius-Turbinen kürzlich entwickelt. Diese Verbesserungen sind allerdings nicht primär aus Sicht der strömungsmechanischen Effizienz vorgeschlagen worden. Strömungsmechanische Eigenschaften sind aber selbstverständlich ausschlaggebend, um die Energieausbeute zu maximieren, was angesichts der prinzipiell geringen Effizienz solcher Turbinen von besonderer Bedeutung ist. Vorrangiges Ziel dieses Projektes ist es daher, eine Optimierung der Schaufelgeometrie und der gesamten geometrischen Auslegung zu realisieren, um die Energieausbeute des Systems zu maximieren. Dafür werden neben Computational Fluid Dynamics auch Messungen im Windkanal verwendet.

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Verringerung der Abgasemissionen aus der Verbrennung durch die Verwendung von angeregten Radikalen
Laufzeit: 01.10.2005 bis 30.09.2008

Die Ansprüche der Verbraucher und die durch Emissionen hervorgerufenen gesundheitlichen Beeinträchtigungen führen weiterhin zu einer Verschärfung der tolerierbaren Normen für Verbrennungssysteme (Automotoren, Gasturbinen, Haushaltsheizkessel, industrielle Kessel…). Die heutzutage angewandten Methoden, basierend auf einer besseren Regelung des Betriebspunktes im Kessel oder auf einer nachfolgenden katalytischen Reinigung, sind effizient, stoßen aber immer mehr an ihre Grenzen. Unter den Alternativen ist die Verwendung von elektronisch oder vibrationell angeregten Spezies während der Verbrennung, um das Betriebsverhalten zu ändern und die direkten Emissionen zu mindern oder in einer zweiten Stufe, um Schmutzstoffe zu zersetzen und unschädlich zu machen, noch sehr wenig untersucht. Die Projektpartner haben bereits einige Vorarbeiten zu verwandten Themen geleistet. Diese Untersuchungen sollen nun anhand einer Initialfinanzierung auf systematische Art weiter- und näher an die Anwendungsreife herangeführt werden. Das beantragte Forschungsprojekt besteht aus mehreren experimentellen und numerischen Unterbereichen, die nacheinander von ein und dem selben, gemeinsam betreuten Doktoranden in Orléans (Frankreich, Région Centre) und anschließend in Magdeburg durchgeführt werden. Ziel des Projektes ist es, die Einsatzfähigkeit von angeregten Radikalen (hier basierend auf O2) in der Verbrennung zum Zwecke der Emmissionsverminderung nachzuweisen und die entsprechenden Mechanismen aufzuklären. Dies soll an Hand experimenteller und theoretisch-numerischer Untersuchungen an Modellbrennern erfolgen. Diese umfassen spektroskopische Untersuchungen der Flamme und der Verbrennungsprodukte, Untersuchungen des Stabilisierungsverhaltens der Flammen, numerische Berechnung und Validierung der durch die angeregten Radikale veränderten Reaktionsmechanismen und den Vergleich der experimentellen und numerischen Ergebnisse.

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Experimentelle Untersuchung, numerische Simulation und geometrische Optimierung eines Einlasskanals für Common-Rail Dieselmotoren
Laufzeit: 01.10.2006 bis 31.03.2008

Common-Rail Dieselmotoren sind heute weit verbreitet. Nichtsdestotrotz bleiben wichtige Fragen bzgl. der optimalen geometrischen Auslegung des Einlasskanals bis jetzt immer noch unzureichend beantwortet. Diese spielen für die Anforderungen nach Effizienz, Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs und Schadstoffminderung eine zentrale Rolle. Esist deswegen wichtig, durch umfangreiche Untersuchungen, die sich sowohl auf experimentelle Messungen wie auf numerische Simulationen stützen, den Prozessverstand zu erhöhen, um in einer zweiten Phase eine optimale Geometrie des Einlasskanals auslegen zu können. Vorrangiges Ziel dieses Projektes ist es daher, durch eine ausführliche, gekoppelte experimentelle/numerische Untersuchung eines realistischen Einlasskanals, Hinweise für eine optimale Geometrie zu gewinnen und dieGenauigkeit numerischer Simulationen quantitativ zu überprüfen.

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Untersuchung der Blasengröße in einem von einer Kreiselpumpe geförderten Zweiphasengemisch nach der Entspannung
Laufzeit: 01.10.2007 bis 31.12.2007

Kreiselpumpen sind in der Lage, größere Gasvolumen­stromanteile zu fördern.
Um das Entmischen der beiden Phasen in der Pumpe zu verhindern, ist eine starke Dispergierung der zugeführ­ten gasförmigen Phase erforderlich. Andererseits gibt es eine Reihe von Anwendungsfällen, bei denen gerade diese feine Verteilung von möglichst kleinen Gasblasen gefragt ist, wie z.B. bei Flotationsprozessen.
Der Lehrstuhl für Strömungsmechanik und Strömungstechnik verfügt über umfangreiche Erfahrungen hinsichtlich der Förderung von Zweiphasengemischen mit Kreiselpumpen. So sind in den vergangenen Jahren mehrere Dissertationen zu dieser Problematik angefertigt worden. Weiterhin liegen zahlreiche Erfahrungen zur Anwendung verschiedener, insbeson­dere optischer, Messverfahren auf Zweiphasen­strömungen vor, so dass spezielle Vorkennt­nisse genutzt werden können. Eine umfangreiche experimentelle Ausrüstung steht am Lehrstuhl zu Verfügung.
Vorrangiges Ziel dieses Projektes ist es, ein Messverfahren auszuwählen, mit dem die Erfassung des Blasengrößenspektrums möglich ist, und an einer konkreten Pumpe einzusetzen. Mit geeigneten statistischen Methoden soll das Zweiphasengemisch nach dem Entspannungsprozess charakterisiert werden.

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Untersuchung der Luftausgasung und Kavitation in Hochdruckpumpen für Dieselkraftstoffe
Laufzeit: 01.01.2007 bis 02.04.2007

Für viele Strömungsapparate, die in der Industrie eine breite Anwendung finden, und ganz besonders für Hochdruck-Dieseleinsprizsysteme, die auf die Common-Rail-Technologie aufbauen, spielt das Problem der Kavitation eine zentrale Rolle für die Effizienz der Gesamtanlage und für die Qualität der resultierenden Strömungen. Es ist daher sehr wichtig, das Entstehen und den möglichen Einfluss der Kavitation in solchen Systemen genauer zu untersuchen.
Vorrangiges Ziel dieses Projektes ist es, das mögliche Entstehen von Luftausgasung und Keimbildung im Niederdruckbereich von Common-Rail Hochdruckpumpen zu untersuchen.

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Einfluss des Turbulenzmodells auf die numerische Vorhersage komplexer Strömungen mit Wärmeaustausch
Laufzeit: 01.01.2005 bis 31.12.2006

Das Modellieren des konvektiven Wärmetransports in komplexer Strömungen, die Ausarbeitung von numerischen Methoden für die Lösung der Energiegleichung des am Lehrstuhl für Strömungs- und Wärmetechnische Maschinen in Entwicklung befindlichen stochastischen Turbulenzmodells nach Czibere, sowie der Vergleich der erzielten Ergebnisse mit Resultaten, die durch die Anwendung unterschiedlicher Turbulenzmodelle erhalten wurden, stellen die grundlegende Zielsetzung des Projekts dar.Bei mit Wärmeübertragung verbundenen Aufgaben ist eine äußere Einflussnahme durch Regelung oder Steuerung in Abhängigkeit von der Temperatur sehr oft erforderlich. Die Simulation von solchen Prozessen verlangt wegen der zeitlich veränderlichen Randbedingungen, die sehr oft keinen deterministischen Charakter haben, eine spezielle Handhabung. Ein weiteres Ziel des gemeinsamen Projekts ist die Ausarbeitung von solchen Unterprogrammen, die an insdustrielle Rechenprogramme angepasst werden können und die Handhabung der genannten adaptiven Randbedingungen ermöglichen.Die Untersuchung der komplexen Strömungen mit Wärmeaustausch dient der Optimierung von wärmetechnischen Prozessen. Die Magdeburger Forschergruppe konnte unter der Leitung von Prof. Thévenin bereits beachtliche Ergebnisse bei der Kopplung von industriellen Rechenprogramme unter Anwendung von Optimierungsverfahren erzielen. Im Rahmen des gemeinsamen Projekts sollen in Magdeburg am dort vorhandenen Parallelrechnersystem zeitaufwendige Simulationsrechnungen mit unterschiedlichen Parametern ausgeführt werden.Am Lehrstuhl für Strömungs- und Wärmetechnische Maschinen der Universität Miskolc beschäftigen sich Doktoranden mit der numerischen Simulation des konvektiven Wärmetransports in turbulenten Strömungen.Für die Validierung der Modellansätze und der Rechenergebnisse ist die Durchführung von Versuchen und Vergleichsmessungen von großer Bedeutung. Im Rahmen des gemeinsamen Projekts soll eine Versuchseinrichtung zusammengestellt werden, mit der die Erscheinungen des Wärmetransports und Wärmeaustausches in komplexer Strömungen messtechnisch untersucht werden können.

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Strömungstechnische Optimierung eines Gießsystems für Kupferschmelze
Laufzeit: 15.08.2006 bis 31.12.2006

Für eine effiziente und kostengünstige Herstellung von Kupferflachprodukten ist es unerlässlich, Gießsysteme zu entwickeln, die gleichzeitig eine störungsarme Einleitung der Schmelze sowie eine Entgasung an der freien Oberfläche gewährleisten. Der Lehrstuhl für Strömungsmechanik und Strömungstechnik verfügt über umfangreiche Erfahrungen hinsichtlich der strömungsmechanischen Optimierung verschiedener Einlässe. Theoretische, numerische und experimentelle Vorarbeiten wurden durchgeführt, so dass nützliche spezielle Vorkenntnisse vorhanden sind. Numerische Simulationswerkzeuge und eine umfangreiche experimentelle Ausrüstung stehen am Lehrstuhl zu Verfügung.Vorrangiges Ziel dieses Projektes ist es daher, ein zur Zeit verwendete Gießsystem strömungstechnisch zu optimieren, um eine möglichst störungsfreie Einleitung der Kupferschmelze zu erreichen ohne Nachteile für den Produktionsprozess.

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Alternative Lösungen zur Verwendung konventioneller Zündkerzen - Laserzündung
Laufzeit: 01.05.2003 bis 30.04.2004

Otto- und Dieselmotoren, Triebwerke und Gasturbinen werden üblicherweise mit elektrischen Zündkerzen gezündet. Diese bewährte Lösung erreicht ihre Grenzen, ins Besondere, wenn die Mischung nicht in unmittelbarer Nähe der Zündkerze gezündet werden soll, was in neueren Systemen (magere Mischungen für niedrigere Schadstoffemissionen, neue Lösungen zur Mischungsverbesserung,…) immer öfter auftritt. In solchen Fällen bietet die Zündung mittels eines Lasers eine sehr interessante Alternative. Bis vor kurzem war diese Möglichkeit wegen ihres hohen Preises, ihrer Störanfälligkeit und ihrer Komplexität nicht denkbar. Fortschritte innerhalb der letzten fünf Jahre im Bereich der Laser-Dioden haben diese Lage rasch geändert und Forschung in diesem Bereich nötig gemacht.

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Sicherung gefährdeter Hohlräume/Rheologie von Suspensionen
Laufzeit: 01.04.2003 bis 31.03.2004

Bei den hydromechanischen Technologien des Versatzes von Hohlräumen untertage zeichnet sich ein Wandel vom klassischen Sprühversatz zum Dickstoffversatz ab.Die zum Einsatz kommenden Dickstoffe, Dispersionen von feinkörnigen Stäuben, sichern eine resthohlraumfreie Verfüllung. Entsprechende Stoffkombinationen ermöglichen darüber hinaus durch die Bindung des Dispersionsmittels eine restflüssigfreie Verfüllung.Das Fließverhalten der Dickstoffe ist von signifikanter Bedeutung für die Stoffproportionen, die Transport- sowie die Versatzbedingungen.Umfassende rheologische Analysen sind dementsprechend Gegenstand der Untersuchung.

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Kooperationen
  • Prof. Uwe Riedel, Univ. Stuttgart & DLR
  • Prof. Abdus Samad, IIT Madras
  • Prof. Andreas Seidel-Morgenstern, MPI Magdeburg
  • Prof. Bernhard Preim, Inst. für Simulation und Grafik
  • Prof. Christian Hasse, TU Darmstadt
  • Prof. Dirk Bartel, IKAM
  • Prof. Eberhard Ambos
  • Prof. Egon Hassel, Lehrstuhl für Technische Thermodynamik, Univ. Rostock
  • Prof. Einar Kruis, Univ. Duisburg-Essen
  • Prof. Fathollah Varnik, Ruhr-Universität Bochum
  • Prof. Frank Beyrau, Lehrstuhl für Technische Thermodynamik
  • Prof. Hartmut Wiggers, Univ. Duisburg-Essen
  • Prof. Heike Lorenz, MPI Magdeburg
  • Prof. Hermann Rottengruber, Inst. für mobile Systeme
  • Prof. Holger Theisel, Inst. für Simulation und Grafik
  • Prof. Jürgen Tomas
  • Prof. Jürgen Tomas, Lehrstuhl Mechanische Verfahrenstechnik, Otto-von-Guericke-Universität
  • Prof. Manja Krüger (OvGU, IWF)
  • Prof. Matthias Kraume, FG Verfahrenstechnik, TU Berlin
  • Prof. Romuald Skoda, Ruhr-Universität Bochum
  • Prof. Szilard Szabo, University of Miskolc (Ungarn)
  • Prof. Ulrich Gabbert, FMB
Profil
Strömungsmechanik, Strömungsdynamik, Verbrennung, CFD
  • numerische Strömungssimulation
  • turbulente Strömungen
  • reaktive Strömungen
  • Verfahrenstechnik
Service
Theoretische und numerische Untersuchungen, Messungen und Gutachten zu allen Fragestellungen der Fluiddynamik gehören zu unserem Aufgabenbereich.
Vita

BERUFSERFAHRUNG
seit 10/02 C4-Professor, Leiter des Lehrstuhls für Strömungsmechanik und Strömungstechnik an der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg.
01/95 - 09/02 Wiss.-Ang. mit Lehrauftrag, anschließend C3-Professor für Ae­rodynamik an der Ecole Centrale Paris (ECP), im Laboratoire d'Énergétique Moléculaire et Macroscopique, Combustion (EM2C), In­stitut des CNRS (Centre National de la Recherche Scientifique).
10/92 - 12/94 Post-doc am Interdisziplinären Zentrum für Wissenschaftliches Rechnen (IWR) der Universität Heidelberg in Kooperation mit dem Institut für Technische Verbrennung (ITV) der Universität Stuttgart.
09/89 - 09/92 Dissertation über die Numerische Untersuchung der Stabilisie­rungsprozesse von Flammen in Überschallströmungen bei SNECMA (Societé Nationale d'Étude et de Construction de Moteurs d'Aviation).

DIPLOME UND AUSBILDUNG
07/99 Habilitation ("Habilitation à diriger des recherches" und "Qualification aux
fonctions de Professeur") an der Universität Claude Bernard - Lyon I. Thema: Untersuchung der Dynamik von Diffusionsflammen.
09/92 Doktor in Energietechnik ("Docteur en Énergétique") der École Centrale Paris (summa cum laude)
08/89 Ingenieursdiplom der École Polytechnique (Rang 82 von 340 Studenten)
05/89 Privatpilotlizenz PPL-A
08/86 - 08/89 Ingenieurstudium an der École Polytechnique in Palaiseau bei Paris
09/84 - 07/86 Classes Préparatoires am Lycée Chateaubriand in Rennes
07/84 Abitur am Lycée Ambroise Paré in Laval (Sehr gut)

Presse
Der Lehrstuhl für Strömungsmechanik und Strömungstechnik (LSS) ist unter Anleitung von Prof. Thévenin an der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg im Bereich Lehre und Forschung für alle Gebiete der Strömungsmechanik zuständig. Dies umfasst insbesondere experimentelle und numerische Forschungsprojekte, die folgende Probleme untersuchen: reaktive und mehrphasige Strömungen, Sprays, laminare und turbulente Flammen, Turbo- und Strömungsmaschinen, Strömungsinstabilitäten, nicht-newtonsche Strömungen, Mischungsverbesserung, Optimierung von Strömungsbedingungen, medizinische Strömungen Hierfür stehen hochqualitative Messmethoden und numerische Simulationsprogramme zur Verfügung.

Letzte Änderung: 08.06.2023 - Ansprechpartner: Webmaster