Die Extended Discrete Element Method (XDEM) als integraler Ansatz für reagierende Mehrphasenströmungen

Eine Großzahl technischer Anwendungen wie beispielsweise in der pharmazeutischen Industrie, Nahrungsmittelindustrie, Bergbau, Verfahrenstechnik oder Energiegewinnung durch Verbrennung von Feststoffen enthalten neben einer gasförmigen oder fluiden Phase eine diskrete Phase in Form von Partikeln oder Feststoffen. Diese Anwendungen lassen sich sehr vorteilhaft mit dem innovativen Konzept der Extended Discrete Element Method (XDEM) numerisch beschreiben. Hierbei werden die einzelnen Partikel über den dynamischen Zustand (Position und Orientierung) und den thermodynamischen Zustand (Temperatur und Spezies) diskret beschrieben, wo hingegen die Gas- oder Flüssigphase über kontinuumsmechanische Ansätze der Computational Fluid Dynamics (CFD) berechnet wird. Beide Phasen – diskret und kontinuumsmechanisch – sind durch Austausch von Stoff, Wärme und Impuls gekoppelt, was damit eine detaillierte Auflösung der Phasen für CFD-Gesamtrechnungen ermöglicht. Dieser Ansatz wurde angewendet, um den Reaktionsprozess während der Pyrolyse von Holz in einem Festbettreaktor zu berechnen.