Gekoppeltes Berechnen von Blasengrößenverteilungen und Strömungsfeldern in Blasensäulen

In der vorliegenden Arbeit wird der Einsatz der numerischen Strömungssimulation (CFD) für das Berechnen von instationären und dreidimensionalen Strömungsfeldern in Blasensäulen erläutert. Die lokale Blasengrößenverteilung wird mit Hilfe einer Bilanzgleichung für das mittlere Blasenvolumen in Blasenströmungen berücksichtigt. Der Zerfall und die Koaleszenz der Blasen werden durch eine physikalisch begründete Modellbildung beschrieben. Die Strömungsfelder werden für zylindrische Blasensäulen ohne Einbauten mit Hilfe des Euler-Euler-Verfahrens berechnet. Hierbei werden die Klein- und Großblasen als pseudo-kontinuierliche Phasen neben der flüssigen Phase berücksichtigt. Die berechneten Strömungsfelder sind durch zahlreiche großräumige Wirbel gekennzeichnet. In ihnen sind die Felder der Phasenanteile von Gas und Flüssigkeit inhomogen und zeitlich sowie örtlich veränderlich. Die berechneten Phasenanteile, Geschwindigkeiten und Blasengrößen stimmen mit den Ergebnissen experimenteller Untersuchungen an Blasensäulen im Durchmesserbereich bis 0,3 m überein.