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Direct Numerical Simulation laboratory

Filterkuchenaufbau und -abreinigung

Partikelabscheidung durch Siebung und Filterkuchenaufbau sowie das Wiederablösen abgeschiedener Partikel und Agglomerate können durch aufgelöste 2-Wege CFD-DEM Kopplung hochgenau simuliert werden. Mit dieser Methode wird das Strömungsfeld um jeden Einzelpartikel aufgelöst und die auf das Partikel wirkenden Kräfte durch Integration von Drücken und Relativgeschwindigkeiten an der Partikeloberfläche berechnet. Die Rückwirkung der Partikel auf die Strömung wird durch Geschwindigkeitsrandbedingungen an der Partikeloberfläche berücksichtigt. Dadurch werden Impulsübertragung auf das Fluid und Volumenverdrängung durch die Partikel abgebildet.

Als weniger rechenintensive Alternative zur 2-Wege CFD-DEM Kopplung steht auch 1-Weg CFD-DEM Kopplung in DNSlab zur Verfügung, bei der die Rückwirkung der nicht abgeschiedenen Partikel auf die Strömung vernachlässigt wird. Dadurch lässt sich der Rechenaufwand für die Strömungsberechnung stark reduzieren. Gleichzeitig kann auch eine breitere Partikelgrößenverteilung abgebildet werden.

Veröffentlichungen zur Simulation von Filterkuchenaufbau und -abreinigung mit DNSlab

[1] Zhang, Q.; Horst, D.; Schmidt, E.: Modellierung der Oberflächenstruktur von Nadelfilz-Filtermedien zur Simulation der kuchenbildenden Staubfiltration. Chemie Ingenieur Technik 92 (2020), Nr. 3, S. 275–281 DOI: 10.1002/cite.201900116

[2] Hund, D.; Schmidt, K.; Ripperger, S.; Antonyuk, S.: Direct numerical simulation of cake formation during filtration with woven fabrics. Chemical Engineering Research and Design 139 (2018) S. 26-33 DOI: 10.1016/j.cherd.2018.09.023

[3] Schmidt, K.; Hund, D.; Ripperger, S.; Antonyuk, S.: Coupling of the Lattice-Boltzmann method and the discrete element method to model the separation of solid particles from liquids by porous media. FILTECH 2018 Proceedings

[4] Hund, D.: Methoden zur Simulation der Kuchenfiltration. Doktorarbeit, TU Kaiserslautern, 2018

[5] Hund, D.; Schmidt, K.; Ripperger, S.: Numerische Berechnung der Strömung und Partikelabscheidung in Filtrationsgeweben. Filtrieren und Separieren 28 (2014), Nr. 4, S. 221-225
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