Numerieke stromingsleer studie van granulaire stromen

Ondanks de vele voordelen van microreactoren zorgt de grote oppervlakte-volume ratio voor problemen bij stromen die vaste deeltjes bevatten. Inhet bijzonder als de vaste deeltjes gevormd worden als bijproduct van de reactie. In deze gevallen groeit de hoeveelheid vast bijproduct in de axiale richting van de microreactor. Dit leidt uiteindelijk tot verstopping van de microkanalen van de reactor. Uit vroegere onderzoeken is gebleken dat brugvorming en constrictie mogelijke oorzaken van verstopping zijn. Het mogelijk maken om stromen met vaste deeltjes continu te behandelen is een belangrijke stap in de overgang van batch naar continu.
Indit project zullen we deze continue microsystemen modeleren met de gekoppelde 'discrete element method' (DEM) / 'computational fluid dynamics' (CFD) methode. In deze methode wordt DEM gebruikt om de bewegingsvergelijkingen voor elk deeltje op te lossen. De continue fluida worden beschreven door de Navier-Stokes vergelijkingen gebruik makend van CFD. Dit project focust op de implementatie van interacties van deeltjes met de wanden met andere deeltjes om de depositie van deeltjes op de wand (constrictie) en de agglomeratie van deeltjes in het bulk (brugvorming) te voorspellen, en dus zo ook verstoppingen te voorspellen. Voor het numerieke werk wordt er gebruik gemaakt van de open-source code OpenFOAM, die de implementatie van nieuwe modellen toelaat en zo een goede basis is voor het ontwikkelen van nieuwe modellen.
De bekomen resultaten zullen een fundamentele omschrijving en quantificatie van constictie en brugvorming in stromen met vaste deeltjes toelaten. Het zal ook richtlijnen geven voor het voorkomen van verstoppingen en de ontwikkeling van nieuwe micoreactoren. Een belangrijk resultaat zal het relateren van de oppervlakte eigenschappen van deeltjes en de wand aan het verstoppings risico en de operatie-tijd van de microreactoren zijn.