Institut für Mechanische Verfahrenstechnik und Mechanik

Simulation von Umlagerungsvorgängen bei Partikelschichten in keramischen Querstromfiltern mittels Lattice Boltzmann Methoden

Quer- oder Wandstromfilter  werden aktuell größtenteils in der Abgasnachbehandlung von Verbrennungsmotoren verwendet. Durch aktuelle Grenzwertverschärfungen (z.B. Einführung eines Partikelanzahlgrenzwertes und Emissionsmessungen im Realfahrbetrieb) ergeben sich erhöhte Filtrationsanforderungen in diesel- und gegenwärtig auch ottomotorisch betriebenen Fahrzeugen. Die zunehmende Verbreiterung des Anwendungsbereiches macht eine verfahrenstechnische Auseinandersetzung von Wandstromfiltern losgelöst von einer motorischen Anwendung notwendig.
Im Betrieb wird Ruß im Filter abgeschieden und durch eine kontinuierliche oder periodische Regeneration mittels Oxidation wieder aus diesem entfernt. Ein Inert-Anteil bleibt dabei im Filter und akkumuliert hierin in Form verschiedener Ablagerungsmuster. In Abhängigkeit der Muster kommt es neben einer Verbesserung des Abscheidegrads zu einem Anstieg des Druckverlusts und einem erhöhten Energiebedarf. Verantwortlich für die Ausbildung der verschiedenen Muster sind Umlagerungsvorgänge während der Regeneration durch das Ablösen einzelner Partikel-Agglomerate von der Filteroberfläche.
Ziel des Vorhabens ist es, verfahrenstechnische und geometrische Einflussfaktoren, wie lokale Strömungsbedingungen, Filter- und Partikel-Eigenschaften, für Umlagerungsvorgänge in Wandstromfiltern unabhängig von einer motorischen Anwendung zu untersuchen sowie deren Sensitivität hinsichtlich der Ablagerungstopologie simulativ mit Lattice Boltzmann Methoden zu bestimmen.