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 		Flammschutzmittel – Experimente
C06
Reduzierte Modelle Emissionskontrolle
B07 		Flammschutzmittel – Simulationen
C07
Tropfen-Wandfilm-Interaktion – DNS
B08 		Flammschutzmittel – Chemische Analyse
C08

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, Abgasnachbehandlung sowie Brandschutz.

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Forschungspartner und Förderung