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Thermalströmungsmechanik für industrielle Anwendungen

Mit Forschungen im Bereich der Mehrphasenströmung, die sich an der Grenzfläche zwischen zwei Flüssigkeiten oder zwischen Flüssigkeiten und Feststoffen entwickelt, könnten zu neuen industriellen Anwendungen mit Auswirkungen auf die Weltwirtschaft führen. Ein internationales Team von jungen Wissenschaftlern hat sich dieser Herausforderung gestellt.

Industrielle Technologien

Wissenschaft und technologische Forschung entwickeln sich mit einem rasanten Tempo und führen zu radikal neuen Anwendungen, die unsere Art zu Leben verändern können. Die Untersuchung von Strömungsdynamik, Wärme- und Stoffübertragung in komplexen technischen Systemen könnte die Entwicklung alternativer Energietechnologien und Geräten für die Arzneimittelverabreichung wesentlich beeinflussen. Die Thermalströmungstechnik erfordert eine Kombination von Experimenten und theoretischer Modellierung. Vor diesem Hintergrund wollte das EU-geförderte Projekt PAS (Patterns and surfaces) die Zusammenarbeit zwischen Ländern mit erheblichem Know-how in der mehrphasigen Strömungsmechanik und zu Transportphänomenen fördern. Um dieses Ziel zu erreichen, ermöglichte PAS erstklassige Bildungsangebote für angehende Wissenschaftler und Nachwuchswissenschaftler von Universitäten und Instituten in Kanada, Frankreich, Israel, Japan, Russland, der Türkei und den Vereinigten Staaten. Alle diese Länder verfügen über robuste Industrien im Zusammenhang mit Thermofluidtechnik und ermöglichen eine schnellere Aufnahme von Forschern, die Innovation und Technologieentwicklung fördern sollen. Die einzigartigen angebotenen Möglichkeiten umfassten das Arbeiten in einem internationalen Umfeld, das Sammeln von Erfahrungen bei führenden Experten und Vernetzungsmöglichkeiten. Auf der anderen Seite reichten die Themen, auf die sich die Forschung konzentrierte, von der thermokapillaren Faraday- und Bédard-Marangoni-Instabilität bis hin zur Kontaktliniendynamik. Mehrere hydrodynamische Instabilitäten wurden intensiv untersucht, um die physikalischen Mechanismen zu identifizieren, die dem Übergang von einer geordneten Strömung zur Unordnung zugrundeliegen. Die experimentelle Studie zur Faraday-Instabilität befasste sich mit der Physik von mischbaren Flüssigkeiten, mit deren Hilfe neue industrielle Technologien entwickelt werden könnten. Strömungsgeschwindigkeitsmessungen wurden unter Verwendung der magneto-akustischen Phasenkonjugationstechnik durchgeführt. Für die Erfordernisse solch komplexer Experimente richtete sich das PAS-Team durch spezielle Workshops und Konferenzen an Experten. Diese Ereignisse wurden routinemäßig organisiert und Keynote-Präsentationen wurden aufgezeichnet und stehen zusammen mit den wichtigsten Publikationen hier zur Verfügung. Die Ergebnisse von PAS haben bereits die Aufmerksamkeit der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) auf sich gezogen, die das Projektteam bat, ähnliche Experimente für die Durchführung im Weltraum zu entwerfen und die technischen Anforderungen zu dokumentieren. Sollten diese Experimente für die Internationale Raumstation ausgewählt werden, wird die Forschung zur Thermofluidmechanik vermutlich technologische Entwicklungen der europäischen Industrie anführen.

Schlüsselbegriffe

Thermalströmungsmechanik, Industrieanwendungen, Fluiddynamik, Experimente, theoretische Modellierung, PAS

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