Numerical modeling and simulation of particulate fouling on structured heat transfer surfaces using multiphase Eulerian-Lagrangian LES

Durch die gezielte Strukturierung von wrmebertragenden Oberflchen, wie beispielsweise durch Dellen oder Rippen, kann die rtliche Turbulenz und damit die thermische Durchmischung gesteigert werden. Dies kann die Effizienz von Wrmebertragern oder Bauteilkhlsystemen erheblich erhhen. Derartige Oberflchenstrukturrierungen begnstigen jedoch das Partikelfouling, daher die Ablagerung suspendierter Partikel, wie z.B. Sand, Schlamm oder Korrosionsprodukte.
Gegenstand dieser Arbeit ist die Entwicklung eines universellen, numerischen CFD-Verfahrens zur Vorhersage des partikulren Foulings auf strukturierten Oberflchen, speziell Dellenoberflchen. Das entwickelte Verfahren basiert auf einer Kombination des Lagrangian-Particle-Trackings zur Beschreibung der dispersen Phase (Foulingpartikel), sowie rumlich und zeitlich aufgelster Large-Eddy Simulation fr die Berechnung der kontinuierlichen Phasen (Trgerfluid). Dieses Vorgehen ermglicht nicht nur die Auswertung der infolge der Partikelablagerungen verminderten thermo-hydraulischen Effizienz, sondern auch die Untersuchung der Wechselwirkungen zwischen turbulenten Strmungsstrukturen und dem partikulrem Fouling. Dadurch kann gezeigt werden, dass die Verwendung von sphrischen Dellen als Oberflchenstrukturen nicht nur aus thermo-hydraulischer Sicht die optimale Wahl darstellt, sondern auch eine substantielle Verminderung des Partikelfoulings begnstigt.