Vom 26.6. bis 30.6. fand der 17. internationale SPHERIC Workshop auf Rhodos in Griechenland statt. Für das ITS präsentierten Niklas Bürkle, Matthias Haber, Karthik Muthukumar und Markus Wicker ihre aktuellen Forschungsarbeiten zur Smoothed-Particle-Hydrodynamics (SPH) und weiteren Partikel-Methoden.
Niklas Bürkle stellte ein Verfahren zum Einsatz mehrerer Auflösungen innerhalb derselben Simulation von Mehrphasenströmungen vor. Mithilfe dieser als „Adaptivität“ bezeichneten Technik lassen sich zukünftig Gebiete einer Simulation, die weniger Relevanz für die angestrebten Ergebnisse besitzen, gröber auflösen, während Gebiete von besonderem Interesse mit hoher Auflösung berechnet werden können. Dadurch lassen sich Rechenzeit und Speicherbedarf einsparen. Die Realisierung einer variierenden Partikelauflösung in SPH wird von der SPHERIC-Community als eine der „Grand Challenges“ zur Weiterentwicklung der Methode bezeichnet und gilt bislang als ungelöst.
Matthias Haber zeigte mit einer Studie zur Öl-Strahl-Schmierung von Hochleistungsplanetengetrieben, wie sie in modernen Flugzeugtriebwerken mit hohem Nebenstromverhältnis zur Untersetzung der Niederdruckwellendrehzahl auf den Fan zum Einsatz kommen, einen praxisnahen Anwendungsfall der SPH-Methode. Solche Berechnungen tragen konkret zur zuverlässigen und bedarfsgerechten Auslegung des Ölsystems bei. Der Einsatz entsprechender Untersetzungsgetriebe ermöglicht zukünftig höhere Nebenstromverhältnisse und folglich bessere Vortriebswirkungsgrade der Flugtriebwerke. Sie helfen somit den CO2-Ausstoß zu reduzieren und Flugreisen nachhaltiger und umweltschonender zu machen.
Mit einem Beitrag zur Simulation von Filmströmungen in Fallfilmreaktoren demonstrierte Karthik Muthukumar, wie die Reaktionsraten solcher Reaktoren erhöht werden können. Sie dienen zur Absorption von CO2 und helfen damit bei Anwendungen, die nicht CO2-emissionsfrei betrieben werden können, das CO2 aus den Abgasen abzuscheiden, nicht in die Atmosphäre auszustoßen und stattdessen für weitere Prozesse, wie die Herstellung synthetischer grüner kohlenwasserstoffbasierter Kraftstoffe zu verwenden. Ergebnis der Simulationen ist, dass texturierte Strukturen auf den Reaktorwänden dabei helfen können, den Flüssigkeitsfilm kontinuierlich zu stabilisieren und damit für einen längeren und verbesserten Austausch des CO2-Gases mit der absorbierenden Flüssigkeit sorgen.
Ein Vergleich zwischen der SPH-Methode und der Meshless-Finite-Mass (MFM) Methode für die Modellierung von Mehrphasenströmungen wurde von Markus Wicker vorgestellt. Nach der erstmaligen Implementierung eines Oberflächenspannungsmodells in einen existierenden MFM-Code testete er beide Methoden im Kontext von luftgetriebenen Flüssigkeitszerfalls und konnte die Stärken der MFM-Methode gegenüber SPH herausstellen. Sowohl seine Arbeit als auch die von Niklas Bürkle tragen dazu bei, zukünftig noch bessere Werkzeuge zur Simulation des Primärzerfalls bei Airblastzerstäubern für Flugtriebwerksbrennkammern am Institut für Thermische Strömungsmaschinen zur Verfügung zu haben. Die Simulationen dienen dazu, den Verbrennungsprozess im Triebwerk besser auslegen zu können, damit den Schadstoffausstoß (wie NOx) künftiger Flugzeuge zu reduzieren und einen Beitrag zur nachhaltigen Luftfahrt zu leisten.
Alle vier Teilnehmer der Konferenz zeigten sich sehr zufrieden mit den Ergebnissen des fachlichen Austauschs mit den über 100 Kollegen aus Wissenschaft und Industrie. Themenspezifisch konnten neue Ideen gesammelt und Kontakte geknüpft werden. Die angenehme, mediterran-sonnige Atmosphäre der Konferenz trug sicherlich zum positiven Eindruck bei. Die SPH-Entwickler und Anwender des ITS freuen sich schon auf ein Wiedersehen bei der SPHERIC 2024 in Berlin.