TY - THES

T1 - Die Multiphase Particle in Cell Methode in Matlab

AU - Witz, Christian

N1 - gesperrt bis null

PY - 2010

Y1 - 2010

N2 - Die vorliegende Arbeit versucht die von Andrews und O'Rourke entwickelte Multiphase Particle-In-Cell Methode in Matlab umzusetzen. Diese übernimmt den Vorteil der Euler-Lagrangen Berechnungsweise mit der verschiedene Partikelgrößen einfach berechnet werden können. Gleichzeitig reduziert sie aber den Berechnungsaufwand für höhere Dispersphasenanteile, da der Feststoffdruck nicht mehr für jedes einzelne Teilchen, sondern nur für jede Zelle berechnet wird. Das erstellte Programm kann eindimensionale Problemstellungen bewältigen sowie verschiedene Partikelgrößen und -dichten berücksichtigen. Auch die Viskosität, Dichte und Strömungsgeschwindigkeit des umgebenden Fluids können vorgegeben werden. Die Partikel werden zu Paketen gruppiert, wobei die Anzahl der Partikel für jedes Paket vorgegeben werden kann. Wandkollisionen werden über einen Restitutionsfaktor simuliert, welcher den Anteil an Geschwindigkeit bestimmt, den ein Partikel nach der Kollision noch zur Verfügung hat. Der erste Testfall beschäftigt sich mit dem freien Fall eines einzelnen Partikels. Zwischen dessen analytischen Lösung und jener von der Simulation berechneten Fallzeit liegt nur ein halbes Prozent Unterschied. Beim zweiten Testfall, der Sedimentation eines Schwarms von Partikeln, ist numerische Diffusion erkennbar. Beim dritten Testfall wurde die unterschiedliche Laufzeit von Partikeln mit verschiedenen Durchmessern simuliert. Abschließend kann gesagt werden, dass die ersten Ergebnisse positiv stimmen. Jedoch gibt es noch viel Entwicklungspotential bei den Korrekturalgorithmen für die numerischen Diffusion. Noch zu untersuchen ist, wie sich das Programm bei hohen Dispersphasenanteilen verhält.

AB - Die vorliegende Arbeit versucht die von Andrews und O'Rourke entwickelte Multiphase Particle-In-Cell Methode in Matlab umzusetzen. Diese übernimmt den Vorteil der Euler-Lagrangen Berechnungsweise mit der verschiedene Partikelgrößen einfach berechnet werden können. Gleichzeitig reduziert sie aber den Berechnungsaufwand für höhere Dispersphasenanteile, da der Feststoffdruck nicht mehr für jedes einzelne Teilchen, sondern nur für jede Zelle berechnet wird. Das erstellte Programm kann eindimensionale Problemstellungen bewältigen sowie verschiedene Partikelgrößen und -dichten berücksichtigen. Auch die Viskosität, Dichte und Strömungsgeschwindigkeit des umgebenden Fluids können vorgegeben werden. Die Partikel werden zu Paketen gruppiert, wobei die Anzahl der Partikel für jedes Paket vorgegeben werden kann. Wandkollisionen werden über einen Restitutionsfaktor simuliert, welcher den Anteil an Geschwindigkeit bestimmt, den ein Partikel nach der Kollision noch zur Verfügung hat. Der erste Testfall beschäftigt sich mit dem freien Fall eines einzelnen Partikels. Zwischen dessen analytischen Lösung und jener von der Simulation berechneten Fallzeit liegt nur ein halbes Prozent Unterschied. Beim zweiten Testfall, der Sedimentation eines Schwarms von Partikeln, ist numerische Diffusion erkennbar. Beim dritten Testfall wurde die unterschiedliche Laufzeit von Partikeln mit verschiedenen Durchmessern simuliert. Abschließend kann gesagt werden, dass die ersten Ergebnisse positiv stimmen. Jedoch gibt es noch viel Entwicklungspotential bei den Korrekturalgorithmen für die numerischen Diffusion. Noch zu untersuchen ist, wie sich das Programm bei hohen Dispersphasenanteilen verhält.

KW - Mehrphasen-Partikel-in-Gitterzellen

KW - Matlab

KW - Multiphase Particle in Cell Matlab

M3 - Masterarbeit

ER -