SFB/TRR 150
Turbulente, chemisch reagierende Mehrphasenströmungen in Wandnähe

Im TRR 150 erarbeiten Wissenschaftler*innen der TU Darmstadt und des Karlsruher Instituts für Technologie gemeinsam die wissenschaftlichen Grundlagen und Modelle zur chemischen Reaktionskinetik, zu komplexen Dreiphasenströmungen, zur instationären Wärmeübertragung in Wandnähe und zur Turbulenz-Chemie-Wand-Interaktion.

Kurzvideos aller Teilprojekte

Prof. Andreas Dreizler,
Sprecher des TRR 150

Unsere Ergebnisse schaffen die Grundlagen, um zum Beispiel effiziente, schadstoffarme Energiekonverter zu entwickeln oder prozessstörende Ablagerungen in der Energie- oder Verfahrenstechnik zu vermeiden.

Bild: RSM

Wenn Wände und reaktive Strömungen wechselwirken

Das Verhalten chemisch reagierender Strömungen wird in entscheidender Weise durch die Anwesenheit von Wänden beeinflusst. Dies gilt für zahlreiche technologisch und wissenschaftlich bedeutsame Prozesse, wie die Schadstoffbildung in Verbrennungssystemen, die Bildung prozessstörender Ablagerungen in der Energie- oder Verfahrenstechnik oder allgemein katalytische Effekte. Wandnahe Prozesse beeinflussen in entscheidender Weise neue Technologiekonzepte. Beispiele sind die Entwicklung von Motoren, Gasturbinen, Kraftwerken oder Prozessen in der verfahrenstechnischen Industrie. Trotz ihrer hohen Bedeutung sind die zugrunde liegenden Einzelmechanismen und ihr Zusammenwirken nicht oder nur unzureichend bekannt.

Aus diesen wissenschaftlichen Fragestellungen leiten sich die übergeordneten Ziele des TRR 150 ab, die sich in folgenden drei Projektbereichen widerspiegeln:

Video: Der TRR 150 in 3 Minuten

Der Sprecher des TRR 150, Prof. Dr. Andreas Dreizler, fasst im Video Motivation und Forschungsfragen des Sonderforschungsbereichs zusammen. Untersucht wird die Interaktion von chemischen Reaktionen mit Transportprozessen (Turbulenz und Diffusion) in Präsenz einer Wand. Ziel ist es, die Prozesse besser zu verstehen und darauf aufbauend mathematische Modelle zu entwickeln. Diese werden dann in Gesamtmodelle integriert, um anhand von geeigneten systemischen Betrachtungen diese Vorhersagefähigkeit zu demonstrieren.

Alle Teilprojekte im Überblick

Generische Prozesse und Messtechnik
Projektbereich A
Modellbildung und Simulation
Projektbereich B
Leitbeispiele
Projektbereich C
Filmverdampfung und Ablagerungsbildung – Experimente
A01
Filmverdampfung und Ablagerungsbildung – Simulationen
B01
Innermotorische Prozesse – Experimente
C01
Tropfen/Spray-Wandfilm-Interaktion
A02
Skalarfeld-Wand-Interaktion – DNS
B02
Kraftstoff-Wandfilm-Interaktion
C02
Flamme-Wand-Interaktion
A04
Skalarfeld-Wand-Interaktion – Modellierung
B03
Innermotorische Prozesse – Simulationen
C03
Flüssigphasenfilme, Gasphasengrenzschichten
A05
Elementarkinetik
B04
Emissionskontrolle – Experimente
C04
Skalarfeld-Wand-Interaktion – Experimente
A06
Mehrphasige Reaktionen
B05
Emissionskontrolle – Simulationen
C05
Transportprozesse in Dünnfilmen
A07
Reduzierte Modelle innermotorischer Prozesse
B06
Reduzierte Modelle Emissionskontrolle
B07
Tropfen-Wandfilm-Interaktion – DNS
B08

Projektbereiche

A: Generische Prozesse und Messtechnik

Generische Experimente und innovative Messmethoden werden entwickelt, um die relevanten physikalisch/chemischen Prozesse zu verstehen. Der Schwerpunkt liegt dabei auf E-Fuels und der Abgasnachbehandlung mit selektiv-katalytischen Katalysatoren.

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B: Modellbildung und Simulation

Aus den experimentellen Erkenntnissen und Daten werden Teilmodelle und hochaufgelöste numerische Simulationen entwickelt und validiert. Gegenstand sind Einzelprozesse für zukünftige E-Kraftstoffe sowie höhere Drücke und Temperaturen in Wandnähe. Hieraus werden Gesamtmodelle für die Interaktion von chemischen Reaktionen, turbulenten Strömungen, Mehrphasenprozessen und dem Wandwärmeübergang erarbeitet.

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C: Leitbeispiele

Die neuen Modelle und Methoden werden auf technisch relevante Prozesse angewendet und kritisch evaluiert. Im Fokus stehen die innermotorische Verbrennung – erweitert um die beiden E-Fuels Dimethylcarbonat und Methylformiat – sowie chemisch reagierende Mehrphasenströmungen im Abgasstrang von Verbrennungsmotoren.

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