ist eine von NVidia gestellte Plattformfür die massive Parallelisierung. Die Ar-beitsweise von CUDA erfordert eineKopplung zwischen CPU (Hauptprozes-sor) und GPGPU(Grafikprozessor). Einwesentlicher Nachteil für den Einsatz
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.
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
Recommended
