Validierung der Simulation der Filtereffizienz anhand eines Einzelfaserexperiments

Der Validierungsaufbau bildete die Strömung um eine einzelne Faser mit einem Durchmesser von 30 µm nach. Dazu wurden die Navier-Stokes-Gleichungen für verschiedene Stokes-Zahlen gelöst. Auf Grundlage des berechneten Strömungsfeldes wurde die Abscheideeffizienz für Partikel mit einem Durchmesser von 1,77 µm bestimmt. Die Wechselwirkungen zwischen Partikeln und Faser wurden mit dem Hamaker-Kollisionsmodell modelliert, wobei eine Hamaker-Konstante von H = 1 × 10⁻¹⁸ und ein Wechselwirkungsparameter von R = 0,46 verwendet wurden.

Die Übereinstimmung zwischen den simulierten Abscheideeffizienzen und den experimentellen Referenzdaten, dargestellt in Abbildung 1, validiert den GeoDict-Ansatz zur Vorhersage der Einzelfaser-Filtrationsleistung unter den untersuchten Bedingungen. Abbildung 2 zeigt eine Visualisierung der simulierten Strömungsfelder für zwei unterschiedliche Stokes-Zahlen.