The present paper reports on experimental and numerical studies of laminar, two-dimensional flow through plane ducts with sudden contractions in cross-sectional area. A laser-Doppler anemometer and a flow computational program were complementarity employed to study details of the flow close to the step. The results reveal details of the velocity profile variations in the vicinity of the contraction. Information is also provided on the separated flow region in the front concave corner of the duct and on the separated flow region just downstream of the lip of the step. The dimensions of the front separation region are shown to agree well with existing data. The recirculating flow region just downstream of the lip is much smaller than occasionally assumed. At higher contraction ratios off-axis velocity maxima occur just downstream of the contraction. It is shown that strong elongational flow fields occur. These are concentrated to a very small region close to the step.
Die numerische Strömungssimulation (Computational Fluid Dynamics: CFD) etabliert sich zunehmend als Werkzeug zur Analyse und Auslegung in der chemischen Industrie. Aus Sicht der CFD‐Anwender der chemischen Großindustrie werden exemplarisch CFD‐Projekte aus
verschiedenen Bereichen vorgestellt. Diese Bereiche sind einer Prozesskette nachempfunden: Transportieren, Mischen, Reagieren und Trennen von Stoffen. Es werden aus verfahrenstechnischer Sicht die wichtigsten Stufen und Entscheidungen bei dem Einsatz dieses Werkzeuges geschildert. Der Beitrag möchte Verständnis für die Möglichkeiten und Chancen, aber auch die Grenzen der numerischen
Strömungssimulation vermitteln.
Misch‐ und Rührvorgänge zählen zu den wichtigsten Grundoperationen der Verfahrenstechnik. Aus diesem Grund ist die Auslegung und Optimierung dieser Teilprozesse von großer Bedeutung für die Entwicklung und das Design neuer Verfahren. Bei Siemens Axiva werden Misch‐ und Rührvorgänge im Rahmen des „Integrated Process Development”︁ (IPD) sowohl mit klassischen Methoden als auch mit Computational Fluid Dynamics (CFD) untersucht. In diesem Beitrag werden Stärken und Schwächen beider Methoden an einigen Beispielen aufgezeigt und diskutiert. Je nach Frage‐ und Aufgabenstellung kann es sinnvoll sein, ein Problem mit experimentellen Methoden, mit CFD oder mit beiden Methoden gemeinsam zu untersuchen.
Analytic steady-state results for FENE-P model macromolecules, in the nearly coiled-up and nearly stretched state respectively, in general two-dimensional flow fields are derived. These results are utilized in the flow through a sudden planar contraction. Special emphasis is devoted to the structure tensor (RR), which furnishes, among other things, the mean square extension and the average orientation of the macromolecules.
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