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Tropfen unter Temperatur- und Geschwindigkeitsgradienten mittels atomistischer Simulation

Beschreibung

Das Verhalten von Tropfen unter starken Nichtgleichgewichtsbedingungen ist nur unzureichend ver- standen. Bei den zugehörigen Stoff- und Energieübergangsphänomenen spielt die Phasengrenze zwischen Tropfen und seiner Umgebung eine entscheidende Rolle. Aufgrund ihrer typischerweise sehr kleinen räumlichen Ausdehnung kann die Phasengrenze im Nichtgleichgewicht mittels atomisti- scher Molekulardynamik direkt simuliert werden, was einen detaillierten Einblick auf einer guten physi- kalischen Basis ermöglicht. Dort vorhandene starke Gradienten sind für diesen methodischen Ansatz zudem eher begünstigend, da sie das Verhältnis von Signal zu Rauschen verstärken. Im vorliegenden Teilprojekt sollen miteinander über eine Phasengrenze wechselwirkende Flüssigkeiten und Gase unter Nichtgleichgewichtsbedingungen mit atomistischer Simulation verhältnismäßig großer Systeme unter- sucht werden. Die Tropfenverdampfung wird damit in ihrer unmittelbaren Form direkt adressiert. Neben Reinstoffen werden insbesondere Mehrkomponentensysteme betrachtet. Kraftfeldmodelle für reale Fluide, wie Azeton oder Stickstoff, stehen zur Verfügung. Der Einfluss von Temperatur- bzw. Geschwindigkeitsgradienten soll in Bezug auf den Energie- und Stoffübergang sowie die physikalischen Größen der Phasengrenze untersucht werden.

Ein Ziel ist es, ein phänomenologisches Modell auf der Basis von Simulationsserien zu generieren. Das erweiterte kritische Gebiet, das typischerweise mit einer signifikant ausgedehnteren Phasengrenze einhergeht, soll ebenfalls betrachtet werden. In Zusammenarbeiten mit anderen Teilprojekten des SFB-TRR75 werden experimentelle Bedin- gungen nachgestellt oder simulative Vergleichswerte bereitgestellt. Daneben sollen thermodynami- sche Stoffdaten, insbesondere zu Transportdiffusionskoeffizienten, vorhergesagt werden.

Team

Team B6

Prof. Dr.-Ing. habil. Jadran Vrabec

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Dipl.-Ing. Matthias Heinen

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Sonntag, August 25, 2019