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Numerische Analyse reibungsbehafteter Strömungen in teilgefüllten Extrudern

dc.contributor.advisorBöhme, Gert
dc.contributor.authorPokriefke, Gritt
dc.contributor.grantorHelmut-Schmidt-Universität / Universität der Bundeswehr Hamburg
dc.contributor.refereeWünsch, Olaf
dc.date.issued2005
dc.description.abstractZur numerischen Simulation reibungsbehafteter Strömungen in teilgefüllten Extrudern wird die Finite-Volumen-Methode in Verbindung mit einem Eulerschen Zweiphasenmodell verwendet. Es gelingt die Behandlung der komplexen, dreidimensionalen Strömung mit freien Oberflächen in einem Gleichdrall-Doppelschneckenextruder. Die numerische Methode wird anhand eines zweidimensionalen Extrudermodells, bestehend aus einem rotierendem äußerem Zylinder und ruhender Innenwand, erprobt und mit experimentellen Ergebnissen validiert. In Abhängigkeit von bestimmten Parametern stellen sich verschiedene Strömungszustände ein. Eine dimensionslose kritische Kennzahl für den Übergang wird experimentell ermittelt und anhand der numerischen Rechnungen bestätigt. Die erprobte numerische Methode wird zur Simulation der dreidimensionalen Strömung in einem Gleichdrall-Doppelschneckenextruder (Förderelement) angewandt. Die Druck- und Leistungscharakteristiken im voll gefüllte Zustand werden diskutiert. Es wird gezeigt, dass Nutz- und Dissipationsleistung quadratische Funktionen des Durchsatzes sind. Dieser Sachverhalt wird theoretisch begründet. Symmetrieeigenschaften im Strömungsraum werden aufgezeigt und ihre Auswirkungen auf Kräfte und Momente erläutert. Mit der Berechnung des teilgefüllten Zustands gelingt erstmalig die numerische Simulation der komplexen dreidimensionalen Strömung mit freien Oberflächen in einem teilgefüllten Gleichdrall-Doppelschneckenextruder. Die Leistungscharakteristik bei Teilfüllung wird diskutiert. Der Begriff "Fördergrad" wird eingeführt und der Zusammenhang zwischen dem volumenbasierten Füllgrad und dem volumenstrombasierten Fördergrad aufgezeigt. Die im voll gefüllten Zustand beobachteten Symmetrien können zum Teil auch im teilgefüllten Zustand nachgewiesen werden. Unterschiede in der Förderung zwischen dem teilgefüllten und dem voll gefüllten Zustand und die Lage der freien Oberfläche werden diskutiert. Die an einem Plexiglasmodell durchgeführten experimentellen Untersuchungen belegen eine gute qualitative Übereinstimmung mit den numerischen Ergebnissen.
dc.description.versionNA
dc.identifier.doi10.24405/564
dc.identifier.urihttps://openhsu.ub.hsu-hh.de/handle/10.24405/564
dc.identifier.urnurn:nbn:de:gbv:705-opus-5373
dc.language.isode
dc.publisherUniversitätsbibliothek der HSU / UniBwH
dc.relation.journalBericht aus dem Institut für Mechanik
dc.relation.orgunitStrömungsmechanik
dc.rights.accessRightsopen access
dc.subjectCFD
dc.subjectZweiphasenmodell
dc.subjectNumerische Strömungssimulation
dc.subjectViskose Strömung
dc.subjectZweiphasenströmung
dc.subject.ddc620 Ingenieurwissenschaftende_DE
dc.titleNumerische Analyse reibungsbehafteter Strömungen in teilgefüllten Extrudern
dc.typePhD thesis (dissertation)
dcterms.bibliographicCitation.originalpublisherplaceHamburg
dcterms.dateAccepted2005-05-02
dspace.entity.typePublication
hsu.thesis.grantorplaceHamburg
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