ist eine von NVidia gestellte Plattform für die massive Parallelisierung. Die Ar- beitsweise von CUDA erfordert eine Kopplung zwischen CPU (Hauptprozes- sor) und GPGPU(Grafikprozessor). Ein wesentlicher Nachteil für den Einsatz von GPGPUs im Bereich der nume- rischen Strömungsmechanik liegt darin, dass eine einzelne Grafikkarte für die Berechnungen meistens nicht über aus- reichend Speicher verfügt. Aus diesem Grund ist in eine hybride Parallelisie- rung mit klassischen Verfahren (MPI) für die Kommunikation zwischen Pro- zessoren und GPGPUs und CUDA für die Kommunikation innerhalb der GPGPU notwendig. P3.04 CFD-Simulation von binärer Tropfenkollision unter Berück- sichtigung von Koaleszenz- und Repulsionsereignissen Dipl.-Ing. F. Gebauer 1) (E-Mail:[email protected]), Dipl.-Ing. M. W. Hlawitschka 1) , Dipl.-Ing. J. Villwock 2) , Dipl.-Ing. J. Kamp 2) , Prof. Dr. techn. H.-J. Bart 1) , Prof. Dr.-Ing. M. Kraume 2) 1) Technische Universität Kaiserslautern, Lehrstuhl für Thermische Verfahrenstechnik, Gottlieb-Daimler-Straße 44, D-67663 Kaiserslautern, Germany 2) Technische Universität Berlin, Fachgebiet Verfahrenstechnik, Ackerstraße 71 – 76, D-13355 Berlin, Germany DOI: 10.1002/cite.201250678 Die Tropfenkoaleszenz ist einer der do- minierenden Prozesse in dispersen Flüssig/Flüssig-Systemen und ist dabei noch keineswegs vollständig verstanden. Zur Charakterisierung der Tropfenkoa- leszenz werden im Rahmen eines ge- meinsamen DFG-Projektes von der TU Berlin und der TU Kaiserslautern der Einfluss des Impulses als Funktion von Tropfendurchmesser, Geschwindigkeit oder Kontaktfläche der Tropfen auf die Koaleszenzzeit und die Koaleszenzwahr- scheinlichkeit der kollidierenden Trop- fen analysiert sowie der Einfluss von Io- nenart und -konzentration untersucht. Zur näheren Beschreibung der loka- len Hydrodynamik und Phänomene (Filmriss) wurden CFD-Simulationen durchgeführt, in denen die koaleszenz- hemmenden Energien wie zum Beispiel die Grenzflächenenergie und die elektrostatischen Abstoßungskräfte bisher unberücksichtigt blieben [1]. In diesem Beitrag wurden mithilfe des Open Sour- ce Codes „OpenFOAM“ CFD-Simulatio- nen zur Beschreibung der Kollision zwischen zwei Einzeltropfen simuliert. Zur Berücksichtigung der abstoßenden Kräf- te werden diese in einem ersten Schritt um die DLVO-Theorie erweitert, um die vom Stoffsystem abhängigen Repul- sions- sowie Koaleszenzereignisse zu si- mulieren. Die Ergebnisse wurden mit experimentellen Daten aus den Einzel- tropfenuntersuchungen, sowie Zeta-Po- tential-Messungen verglichen. Dabei zeigen die Messungen zum Zeta-Poten- tial eine deutliche Abhängigkeit vom eingestellten pH-Wert, wobei das ge- messene Zeta-Potential mit steigendem pH-Wert sinkt. Weiterhin konnte ge- zeigt werden, dass durch Zugabe von Ionen (z. B. NaCl) die Auswirkung einer pH-Wert-Änderung auf das Zeta-Poten- tial abgeschwächt wird. Die daraus fol- gende Änderung der elektrostatischen Abstoßungskräfte zwischen den Tropfen konnte auch in der Simulation durch eine gute Übereinstimmung der Ergeb- nisse nachgewiesen werden. Ein Dank der Autoren geht an die DFG für die finanzielle Unterstützung im Rahmen des Projekts „Koaleszenzef- fizienz in binären Systemen“. [1] R. T. Eiswirth, A. Ganguli, H. J. Bart, E. Y. Kenig, in Proc. of the 19th Int. Sol- vent Extraction Conf. (Eds: F. L. Valen- zuela, B. A. Moyer), Santiago, Chile 2011, Ch. 7-157. [2] M. W. Hlawitschka, F. Chen, H. Hagen, H.-J. Bart, B. Hamann, Proc. Visualiza- tion of Large and Unstructured Data Sets, Kaiserslautern 2011, 59 – 70. www.cit-journal.com © 2013 WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim Chemie Ingenieur Technik 2013, 85, No. 9, 1375–1384 Abbildung. CFD-Simulation eines Koaleszenzereignisses [2]. 1382 3 Computational Fluid Dynamics

CFD-Simulation von binärer Tropfenkollision unter Berücksichtigung von Koaleszenz- und Repulsionsereignissen

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von GPGPUs im Bereich der nume-rischen Strömungsmechanik liegt darin,dass eine einzelne Grafikkarte für dieBerechnungen meistens nicht über aus-reichend Speicher verfügt. Aus diesemGrund ist in eine hybride Parallelisie-

rung mit klassischen Verfahren (MPI)für die Kommunikation zwischen Pro-zessoren und GPGPUs und CUDA fürdie Kommunikation innerhalb derGPGPU notwendig.

P3.04

CFD-Simulation von binärer Tropfenkollision unter Berück-sichtigung von Koaleszenz- und RepulsionsereignissenDipl.-Ing. F. Gebauer1) (E-Mail: [email protected]), Dipl.-Ing. M. W. Hlawitschka1), Dipl.-Ing. J. Villwock2), Dipl.-Ing. J. Kamp2),Prof. Dr. techn. H.-J. Bart1), Prof. Dr.-Ing. M. Kraume2)

1)Technische Universität Kaiserslautern, Lehrstuhl für Thermische Verfahrenstechnik, Gottlieb-Daimler-Straße 44, D-67663 Kaiserslautern,Germany

2)Technische Universität Berlin, Fachgebiet Verfahrenstechnik, Ackerstraße 71 – 76, D-13355 Berlin, Germany

DOI: 10.1002/cite.201250678

Die Tropfenkoaleszenz ist einer der do-minierenden Prozesse in dispersenFlüssig/Flüssig-Systemen und ist dabeinoch keineswegs vollständig verstanden.Zur Charakterisierung der Tropfenkoa-leszenz werden im Rahmen eines ge-meinsamen DFG-Projektes von der TUBerlin und der TU Kaiserslautern derEinfluss des Impulses als Funktion vonTropfendurchmesser, Geschwindigkeitoder Kontaktfläche der Tropfen auf dieKoaleszenzzeit und die Koaleszenzwahr-scheinlichkeit der kollidierenden Trop-fen analysiert sowie der Einfluss von Io-nenart und -konzentration untersucht.

Zur näheren Beschreibung der loka-len Hydrodynamik und Phänomene(Filmriss) wurden CFD-Simulationen

durchgeführt, in denen die koaleszenz-hemmenden Energien wie zum Beispieldie Grenzflächenenergie und die elek-trostatischen Abstoßungskräfte bisherunberücksichtigt blieben [1]. In diesemBeitrag wurden mithilfe des Open Sour-ce Codes „OpenFOAM“ CFD-Simulatio-nen zur Beschreibung der Kollision zwi-schen zwei Einzeltropfen simuliert. ZurBerücksichtigung der abstoßenden Kräf-te werden diese in einem ersten Schrittum die DLVO-Theorie erweitert, um dievom Stoffsystem abhängigen Repul-sions- sowie Koaleszenzereignisse zu si-mulieren. Die Ergebnisse wurden mitexperimentellen Daten aus den Einzel-tropfenuntersuchungen, sowie Zeta-Po-tential-Messungen verglichen. Dabei

zeigen die Messungen zum Zeta-Poten-tial eine deutliche Abhängigkeit vomeingestellten pH-Wert, wobei das ge-messene Zeta-Potential mit steigendempH-Wert sinkt. Weiterhin konnte ge-zeigt werden, dass durch Zugabe vonIonen (z. B. NaCl) die Auswirkung einerpH-Wert-Änderung auf das Zeta-Poten-tial abgeschwächt wird. Die daraus fol-gende Änderung der elektrostatischenAbstoßungskräfte zwischen den Tropfenkonnte auch in der Simulation durcheine gute Übereinstimmung der Ergeb-nisse nachgewiesen werden.

Ein Dank der Autoren geht an dieDFG für die finanzielle Unterstützungim Rahmen des Projekts „Koaleszenzef-fizienz in binären Systemen“.

[1] R. T. Eiswirth, A. Ganguli, H. J. Bart,E. Y. Kenig, in Proc. of the 19th Int. Sol-vent Extraction Conf. (Eds: F. L. Valen-zuela, B. A. Moyer), Santiago, Chile2011, Ch. 7-157.

[2] M. W. Hlawitschka, F. Chen, H. Hagen,H.-J. Bart, B. Hamann, Proc. Visualiza-tion of Large and Unstructured Data Sets,Kaiserslautern 2011, 59 – 70.

Abbildung. CFD-Simulation eines Koaleszenzereignisses [2].

1382 3 Computational Fluid Dynamics