Das 3D-Geschwindigkeitsfeld von Flüssigkeiten über komplexen Oberflächen wird mit einem Stereo-µ-Particle Image Velocimetry (µSPIV) Aufbau untersucht. Der Einfluss von Mikro- und Makrostrukturen auf den Impulstransport wird untersucht, um Strömungsmuster und Strukturen in strukturierten Packungen von Chemieanlagen grundlegend zu verstehen. Lokale Konzentrationsfeldmessung und die Bestimmung der Filmdickenverteilung erfolgen mittels Planar Light Induced Fluorescence (LIF). Durch die Kombination beider Methoden für simultane Messungen kann der Einfluss dieser Strukturen auf den Stofftransport durch induzierte Manipulationen an den Filmstrukturen, z.B. durch Wirbel, quantifiziert werden.
Um die Strömung von Flüssigkeitsfilmen zu verstehen, sind charakteristische Eigenschaften wie Dicke und Benetzungsverhalten entscheidend. Um genaue Modelle für die Gestaltung von Trennprozessen zu entwickeln, werden grundlegende Experimente sowohl mit lichtinduzierter Fluoreszenz als auch mit strukturiertem Licht-Scanning durchgeführt.
Dynamische Kontaktliniensimulationen von Tropfen und Rinnsalen auf Festkörperoberflächen werden mit einem hauseigenen Code auf Basis der Cahn-Hillard-Navier-Stokes-Gleichungen durchgeführt. Der Finite-Elemente-Code wurde speziell als modulares System entwickelt, um Teilmodelle und Formulierungen für Energiepotentiale effizient gegeneinander testen zu können. Dieser Code wird um ein Stofftransportmodell erweitert werden, um die Einflüsse des Strömungsfelds auf den Stofftransport zu beschreiben.
Durch die Entwicklung von Messzellen mit eindeutig definierten Randbedingungen soll die Fluiddynamik in hängenden Filmen und das Abtropfverhalten beschrieben werden. Hierbei wird die Filmdicke mit optischen Methoden identifiziert. Experimentelle Parameteridentifikation dient zur Analyse und Beurteilung der Strömungsphänomene von flüssigen Filmströmungen.
Volume of Fluid (VoF)-Simulationen für ein- und zweiphasige Strömungen werden mit OpenFOAM® für verschiedene Umgebungen durchgeführt. Die Validierung kann auch durch spezifische experimentelle Untersuchungen sichergestellt werden. Auf dieser Basis wird ein neues Meso-Scale Modell zur Simulation von Füllkörperkolonnen entwickelt.
Um Grundlagenforschung auf dem Gebiet des Wärmeübergangs zwischen rollenden Partikeln und Wänden zu betreiben, wurde mit OpenFOAM® ein eigener Finite-Volumen-Solver auf der Basis des Standard-Solvers chtMultiRegionFOAM entwickelt. Das System wurde im laminaren und turbulenten Strömungsregime mit Direkten Numerischen Simulationen sowohl hinsichtlich der Turbulenz als auch des Wärmeübergangs untersucht.