ISBN 978-3-8439-2760-4

978-3-8439-2760-4, Reihe Verfahrenstechnik

Kay Wittig
Three-Dimensional Numerical Modelling of Heat and Fluid Flow Past Solid and Through Porous Particles

190 Seiten, Dissertation Technische Universität Bergakademie Freiberg (Sachsen) (2016), Softcover, A5

Zusammenfassung / Abstract

English: This book is devoted to the derivation of drag coefficient and Nusselt number for non-spherical solid and spherical porous particles in a cross flow. Necessary simulations were performed by a 3D Finite Volume Method solver which employs an Immersed Boundary (IB) method for the treatment of complex geometries. Out of the computed values new correlations were derived based on Reynolds and Prandtl numbers. Further parameters used in the investigations were particle shape, porosity, pore structure and upstream direction. Subsequently, the IB approach of resolving complex geometries on a cartesian grid was adapted for tracking pore growth within a char particle during its consumption.

Deutsch: Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Bestimmung von Widerstandsbeiwert und Nusselt-Zahl für umströmte nicht-sphärische und durchströmte poröse Partikel. Dafür notwendige Simulationen wurden mit einem 3D Finite-Volumen-Löser unter Einsatz einer immersed boundary (IB) Methode durchgeführt. Aus den berechneten Werten für Strömungswiderstand und Nusselt-Zahl wurden neue Korrationen abgeleitet in Abhängigkeit von den Kennzahlen Reynolds- und Prandtl-Zahl. Weitere Parameter in den Untersuchungen stellten äußere Partikelform, Porosität, Porenstruktur und Anströmwinkel dar. Im weiteren Verlauf wurde die Grundidee von IB Methoden, komplexe Geometrien auf kartesischen Gittern aufzulösen, adaptiert um das Porenwachstum eines Kokspartikels während dessen Abreaktion zu untersuchen.