Modellierung thermomechanischer Prozesse in porösen Medien

Benke, Stefan; Weichert, Dieter

doi:25739

Modellierung thermomechanischer Prozesse in porösen Medien

Benke, Stefan (Author)

2003 & 2004

Verantwortlichkeitsangabevorgelegt von Stefan Benke

ImpressumAachen : Publikationsserver der RWTH Aachen University 2003

UmfangII, 104 S. : Ill., graph. Darst.

Aachen, Techn. Hochsch., Diss., 2003

Prüfungsjahr: 2003. - Publikationsjahr: 2004

Genehmigende Fakultät
Fak04

Hauptberichter/Gutachter
Weichert, Dieter (Thesis advisor)

Tag der mündlichen Prüfung/Habilitation
2003-11-10

Online
URN: urn:nbn:de:hbz:82-opus-8173
DOI: 10.18154/RWTH-CONV-120952
URL: https://publications.rwth-aachen.de/record/59142/files/59142.pdf

Einrichtungen

Fakultät für Maschinenwesen (400000)

Inhaltliche Beschreibung (Schlagwörter)
Metallschaum (Genormte SW) ; Durchströmung (Genormte SW) ; Fluid (Genormte SW) ; Thermomechanische Eigenschaft (Genormte SW) ; Numerisches Modell (Genormte SW) ; Ingenieurwissenschaften (frei) ; Finite Elemente (frei) ; Theorie der porösen Medien (frei) ; Thermomechanik (frei)

Thematische Einordnung (Klassifikation)
DDC: 620

Kurzfassung
In der vorliegenden Arbeit wird ein Konzept zur Modellierung des gekoppelten thermomechanischen Verhaltens fluidgesättigter Metallschäume entwickelt. Damit wird die Lücke zwischen einer rein mechanischen und einer rein thermischen Betrachtungsweise geschlossen. Das Hauptaugenmerk liegt dabei auf einer Erfassung der thermomechanischen Kopplungsphänomene in den einzelnen Bestandteilen sowie der Impuls- und Energieaustauschvorgänge zwischen den Bestandteilen des fluidgefüllten Körpers. Im Rahmen der Theorie der porösen Medien findet die Beschreibung auf einer makroskopischen Maßstabsebene statt. Bei dem betrachteten porösen Medium handelt es sich um ein duktiles, metallisches Festkörperskelett, das mit einem kompressiblen Porenfluid gefüllt ist. Die beiden Gemischbestandteile haben unterschiedliche Temperaturen und es kommt bei einer Durchströmung des Körpers neben einem Impulsaustausch auch zu einem Übertrag von Wärmeenergie zwischen den Konstituierenden. Basis für die numerische Umsetzung des volumengekoppelten thermomechanischen Festkörper-Fluid Problems ist eine neuentwickelte Verschiebungs-Druck-Temperatur-Formulierung. Mit Hilfe verschiedener Modellprobleme wird die numerische Umsetzung anhand von Literaturdaten oder analytischen Lösungen verifiziert.

This thesis presents a concept for the modeling of the thermo-mechanical behaviour of fluid-filled metal foams. It closes the gap between a pure mechanical and a pure thermal approach. Emphasis is payed to the description of the main thermo-mechanical coupling effects within each constituent and the mechanical and thermal interaction between the phases of the porous medium. The model is based on the macroscopic theory of porous media. The porous medium consists of a ductile, metallic solid skeleton. It is filled with an ideal gas. For both constituents different temperatures are taken into account. This leads to an exchange of momentum and an exchange of thermal energy. The numerical implementation makes use of a newly developed displacement-pressure-temperature formulation. Several numerical studies show the correctness and the applicability of the model.

OpenAccess:
PDF
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