DFG SPP 2005: Opus Fluidum Futurum

Rheologie reaktiver, multiskaler, mehrphasiger Baustoffsysteme

Teilprojekt:

Multiphase granular suspension flow during pumping in complex geometries - FLOWcomplex

Gefördert durch:

Deutsche Forschungsgesellschaft (DFG), SPP 2005

Inhalt:

Nach dem erfolgreichen Abschluss der ersten Förderperiode des DFG Schwerpunktprogramms "OPUS FLUIDUM FUTURUM" (SPP 2005) ist das Institut für Strömungsmechanik und Strömungsmaschinen der TU Freiberg auch an der zweiten Förderperiode mit einem Teilprojekt in Zusammenarbeit mit dem Institut für Baustoffe der TU Dresden beteiligt. Das Projekt FLOWcomplex baut dabei auf den Erkenntnissen der ersten Förderperiode auf und befasst sich mit dem Verhalten von zementbasierten Baustoffsuspensionen in komplexen Strömungssituationen wie Rohrkrümmungen, Reduzierungen und Düsen. Besonders die Entmischung von flüssiger und fester Phasen sowie die Ausbildung der Lubrikations- bzw. Gleitschicht sind wieder von besonderem Interesse.

Abbildung 1: Ausgehärteter Beton-Kern aus einer gekrümmten Rohrleitung.

Mittels skalierter Modellexperimente, realskaliger Pumpversuche und numerischen Untersuchungen sollen ablaufende Prozesse verstanden und neue Erkenntnisse gewonnen werden. Der im Rahmen der ersten Förderperiode entwickelte transparente Modellbeton erlaubt dabei den Einsatz optischer Messmethoden wie Particle Tracking Velocimetry (PTV) und Particle Image Velocimetry (PIV) im Modellexperiment.

Abbildung 2: Erweiterung des Versuchsstandes aus der ersten Förderperiode zur optischen Untersuchung von Krümmerströmungen.

Aus der Kombination und dem Vergleich der experimenteller und numerischer Verfahren sollen optimierte Prozessparameter und Strömungsgeometrien abgeleitet werden, welche helfen modernen Fertigungsprozessen wie Beton-3D-Druck und etablierte Fördertechniken effizienter zu gestalten.

Abbildung 3: Einfluss des mittleren Festkörperanteils auf das Geschwindigkeitsprofil und die Festkörperverteilung einer konzentrischen Kreisring-Strömung mit Krümmungsradius 2 auf Grundlage mathematischer Modelle.

Informationen zum gesamten Schwerpunktprogramm SPP 2005 können auf der Projektwebsite gefunden werden: https://tudresden.de/bu/bauingenieurwesen/ifb/forschung/spp2005