Untersuchung zum Partikelverhalten in einem erhitzten Kapillarrohr zur zukünftigen Anwendung in einem additiven Fertigungsverfahren / Marc Lensker ; Referent: Prof. Dr.-Ing. Hans-Joachim Schmid, Korreferenten: Prof. Dr.-Ing. Hilmar Apmann, Prof. Dr.-Ing. Carsten Schilde. Paderborn, 2026
Inhalt
- Vorveröffentlichungen
- Inhaltsverzeichnis
- Abbildungsverzeichnis
- Tabellenverzeichnis
- Abkürzungsverzeichnis
- Symbolverzeichnis
- 1 Einleitung
- 2 Partikelkräfte und -momente
- 2.1 Stand der Forschung
- 2.1.1 Korrelationen: Auftriebskraft bei Rohrströmung (𝝎≠ konst.)
- 2.1.2 Korrelationen: Auftriebskraft bei linearer Scherströmung (𝝎= konst.)
- 2.1.3 Korrelationen: Widerstandskraft
- 2.1.4 Korrelationen: Moment
- 2.1.5 Weitere Kräfte
- 2.1.6 Anwendbarkeit aktueller Korr. im Kontext des zu untersuchenden Verfahrens
- 2.2 Abschätzung adäquater Prozessparameter mit aktuellen Korr. der Auftriebskraft
- 2.3 Betrachtung von Situationen mit ,𝒘-𝒓𝒂𝒅.=𝟎 𝐦/𝐬
- 2.3.1 Modellaufbau: Stationäre CFD-Simulation
- 2.3.2 Erhaltungsgleichungen und Stoffgesetze
- 2.3.3 Design der Parameterstudie
- 2.3.4 Diskretisierung: Stationäre CFD-Simulation
- 2.3.5 Validierung: Stationäre CFD-Simulation
- 2.3.6 Ergebnisse
- 2.3.7 Partikelkraftinterpolation
- 2.4 Betrachtung von Situationen mit ,𝒘-𝒓𝒂𝒅.≠𝟎 𝐦/𝐬
- 3 Experimentelle Untersuchungen
- 3.1 Pulverfraktion der experimentellen Untersuchungen
- 3.2 Versuchsaufbau
- 3.3 Dynamisches Messverfahren
- 3.3.1 Bildverarbeitung und Partikeldetektion
- 3.3.2 Ermittlung von Partikelgeschwindigkeiten und -positionen
- 3.3.3 Ergebnisse
- 3.4 Statisches Messverfahren
- 4 Simulative Untersuchungen auf Basis individueller Partikeltrajektorien
- 4.1 Numerische Berechnung der kontinuierlichen Phase
- 4.2 Numerische Berechnung der dispersen Phase
- 4.2.1 Partikelkinematik
- 4.2.2 Partikelerhitzung bzw. Partikelabkühlung
- 4.2.3 Partikel-Wand-Kollision
- 4.3 Validierung des Simulationsmodells
- 4.3.1 Prozedur zur Validierung des Simulationsmodells
- 4.3.2 Partikelstartbedingungen zur Validierung
- 4.3.3 Ergebnisse
- 4.4 Verfahrensanalyse
- 4.4.1 Phase des Ungleichgewichtes
- 4.4.2 Phase des Gleichgewichtes
- 4.4.3 Partikelverhalten bei Wandkollision
- 4.5 Verfahrensanalyse mit Blick auf ein additives Fertigungsverfahren
- 5 Zusammenfassung und Ausblick
- 6 Anhang
- 7 Literaturverzeichnis
- Erklärung zur Zitation von Inhalten aus studentischen Arbeiten