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Numerical Analysis and Modelling of Liquid Turbulence in Bubble Columns at Various Scales by Computational Fluid Dynamics

Erdogan, Sercan

Abstract:
Diese Doktorarbeit beschäftigt sich mit der Entwicklung verbesserter statistischer Modelle für die Blasen-induzierte Turbulenz (Pseudo-Turbulenz). Es wird eine Skalen-übergreifende Herangehensweise gewählt, die sowohl Direkte Numerische Simulationen (DNS) als auch Euler Euler (E-E) Simulationen umfasst. Die dabei betrachteten Skalen umfassen Einzelblasen und Blasenschwärme sowie Blasensäulen im Labor- und Pilotmaßstab. Die Simulationsergebnisse werden jeweils anhand von Experimenten und Korrelationen verifiziert. Die Anwendbarkeit von Modellen für die ingenieurtechnische Berechnung von einem industriellen Blasensäulenreaktor auf Basis von numerischen Strömungssimulationen mit dem E-E Ansatz (Zwei-Fluid-Modell) wird nachgewiesen.
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Abstract (englisch):
This dissertation focuses on the development of improved statistical models for bubble-induced turbulence (BIT) (also called pseudo-turbulence). For this purpose, an integrated methodology is applied involving different computational methods such as Direct Numerical Simulations (DNS) and Euler-Euler (E-E) approach (two-fluid model). The investigations are conducted for various scales such as single bubbles, bubble swarms, lab-scale and pilot-scale bubble columns. The simulation results are verified with experiments and correlations. The applicability of models is demonstrated for engineering computations of an industrial bubble column using Computational Fluid Dynamics (CFD) codes that rely on E-E approach.
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Volltext §
DOI: 10.5445/IR/1000124150
Veröffentlicht am 07.10.2020
Cover der Publikation
Zugehörige Institution(en) am KIT Fakultät für Maschinenbau (MACH)
Institut für Technische Chemie und Polymerchemie (ITCP)
Institut für Katalyseforschung und -Technologie (IKFT)
Publikationstyp Hochschulschrift
Publikationsdatum 07.10.2020
Sprache Englisch
Identifikator KITopen-ID: 1000124150
HGF-Programm 37.03.01 (POF III, LK 01)
Catalysts and Mechanisms
Verlag Karlsruhe
Umfang x, 183 S.
Art der Arbeit Dissertation
Fakultät Fakultät für Maschinenbau (MACH)
Institut Institut für Katalyseforschung und -Technologie (IKFT)
Prüfungsdatum 07.09.2020
Referent/Betreuer Prof. T. Schulenberg
Schlagwörter Bubble column, Gas-Liquid systems, modelling, multi-phase flow, turbulence, Bubble induced turbulence, DNS, Two-fluid model, Euler-Euler approach, Statistical turbulence models, turbulence kinetic energy, Blasensäulen, Gas/Flüssig-Systeme, Modellierung, Mehrphasenströmung, Turbulenz, Blasen-induzierte Turbulenz, DNS, Zwei-Fluid-Modell, Euler-Euler Ansatz, statistische Turbulenzmodelle, turbulente kinetische Energie
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