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ENDE

Vergleich von GeoDict- und Fluent-Simulationen zur mechanischen und elektrostatischen Filtrationseffizienz

Validierung: FilterDict

Zur Validierung der GeoDict-Simulationen zur Filtrationseffizienz wurden die Ergebnisse mit entsprechenden Fluent-Simulationen für eine kleine repräsentative Filterstruktur verglichen, die aus 10 Fasern besteht. Die 3D-Struktur sowie das zugehörige Strömungsfeld sind in Abbildung 1 dargestellt. Die Simulationen berücksichtigten sowohl mechanische als auch elektrische Filtrationsmechanismen.

Validierung der Filtereffizienz durch den Vergleich mit Fluent

Für die mechanische Filtration wurden die relevanten Abscheidemechanismen Trägheitsabscheidung, Sperreffekt und Diffusionsabscheidung durch Brownsche Bewegung berücksichtigt. Der elektrische Anteil der Filtration wurde über elektrostatische Anziehungskräfte sowie dielektrophoretische Effekte beschrieben.

Anschließend wurden die von GeoDict vorhergesagten Filtrationseffizienzen direkt mit den Fluent-Ergebnissen für dieselbe Struktur und dieselben physikalischen Annahmen verglichen. Aufgrund der deutlich höheren Rechenzeit, die für Fluent erforderlich ist, wurde der Vergleich auf dieses relativ kleine Beispiel beschränkt. Dennoch zeigt die Übereinstimmung zwischen den GeoDict- und Fluent-Simulationen, dargestellt in Abbildung 2, eine Validierung des GeoDict-Ansatzes zur Vorhersage der kombinierten mechanischen und elektrostatischen Filtrationseffizienz. Diese Validierungsstudie wurde im Rahmen des öffentlich geförderten ElekSim-Projekts durchgeführt.

ANSYS simulations done by Till van der Zwaag, IUTA, GeoDict simulation by A. Weber, Math2Market GmbH

Vergleich der mit GeoDict und Fluent berechneten Filtrationseffizienzen in Abhängigkeit vom Partikeldurchmesser. Links: mechanische Filtration unter Berücksichtigung der Diffusionsabscheidung. Mitte: mit zusätzlicher elektrostatischer Abscheidung. Rechts: mit zusätzlichen dielektrophoretischen Effekten.
Abb. 2 Vergleich der mit GeoDict und Fluent berechneten Filtrationseffizienzen in Abhängigkeit vom Partikeldurchmesser. Links: mechanische Filtration unter Berücksichtigung der Diffusionsabscheidung. Mitte: mit zusätzlicher elektrostatischer Abscheidung. Rechts: mit zusätzlichen dielektrophoretischen Effekten.
Visualisierung der aus 10 Fasern bestehenden 3D-Filterstruktur sowie des zugehörigen Ergebnisses der Strömungssimulation in Fluent.
Abb. 1 Visualisierung der aus 10 Fasern bestehenden 3D-Filterstruktur sowie des zugehörigen Ergebnisses der Strömungssimulation in Fluent.
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