Direkte numerische Simulation und Coherent Vortex Simulation zweidimensionaler Turbulenz mit chemischen Reaktionen

Eine Grundvoraussetzung für das Ablaufen chemischer Reaktionen zwischen mehreren Reaktionspartnern ist die Vermischung der Edukte auf molekularer Ebene. In den meisten technischen Anwendungen finden chemische Reaktionen in uiden Medien und unter turbulenten Strömungsbedingungen statt. Um die Strömung und Vermischung bzw. chemische Reaktion kontrollieren zu können, ist ein tiefgreifendes Verständnis ihrer Wechselwirkungen notwendig. Der klassische Weg sind experimentelle Untersuchungen dieser Prozesse, bei denen Versuchsanlagen aufgebaut und Messungen durchgeführt werden. Oftmals ist dies jedoch sehr zeit- und kostenintensiv, da z. B. bei der Umsetzung eines chemischen Verfahrens von der Entwicklung im Labormaßstab bis zum Betrieb einer grosstechnischen Anlage mehrere Zwischenstufen durchlaufen werden müssen (engl. scale up). Mit der zunehmenden Leistungsfähigkeit moderner Computer und hochentwickelter Algorithmen wird vermehrt die numerische Simulation sowohl für Grundlagenuntersuchungen physikalisch-chemischer Prozesse als auch zur Optimierung technischer Verfahren eingesetzt.