Laudatio zur Verleihung der Carl-Friedrich-Gauß-Medaille an Prof. Dr.-Ing. Heinz Peter Brauer, Berlin

International audienc

Permeability analysis in bisized porous media: wall effect between particles of different size

The permeability of binary packings of glass beads with different size ratio – 13.3, 20, and 26.7, was investigated. In the Kozeny–Carman equation, the dependence of the tortuosity τ on the mixture porosity ε(xD) was described according to τ = 1/εn for different volume fraction of large particles in the mixture, xD. Obtained data on packing permeability shows that the parameter n is a function of the volume fraction and particle size ratio, with values between 0.5 and 0.4. This can be explained by the wall effect resulting from the arrangement of the small particles occurring near the large particle surface. A model taking in account this effect was suggested that can be useful in the characterization of transport phenomena in granular beds as well as in engineering applications.Fundação para a Ciência e a Tecnologia (FCT) - SFRH/BPD/18128/2004; Project POCI_EQU_58337/2004

Mechanismen der Wärmeübertragung beim Kühlen von Metallen mit verdampfenden Flüssigkeiten

Kühlprozesse mit verdampfenden Flüssigkeiten sind in allen Bereichen der metallerzeugenden und -verarbeitenden Industrie zu finden und erfahren eine ständig zunehmende Bedeutung. Beispiele sind das Stranggießen von Stählen, Aluminium, Kupfer und anderen Metallen, das Tauchhärten von Stahl, Gußeisen und Leichtmetallegierungen sowie das Oberflächenhärten von Stählen nach einer induktiven Erwärmung einer dünnen Randschicht. Als Kühlflüssigkeiten dienen Wasser, Öle sowie Polymerlösungen. Diese liegen als Bäder vor, in die die Werkstücke eingetaucht werden, oder sie werden mittels Düsen als Filme oder als zerstäubte Flüssigkeitsstrahlen auf die Werkstückoberflächen gespritzt. Im wesentlichen kommt es bei diesen Kühlprozessen darauf an, ganz bestimmte Zeit-Temperaturkurven, z.B. an der Oberfläche, zu ermöglichen, weil hiervon die Qualität der erzeugten Werkstoffe maßgebend mitbestimmt wird. Die Abkühlvorgänge mit Wärmeabfuhr durch Strahlung und Konvektion sind im wesentlichen bekannt. Bei Kühlprozessen, bei denen mit verdampfenden Flüssigkeiten Wärme von einer heißen Oberfläche abgeführt wird, sind hingegen die physikalischen Vorgänge noch nicht hinreichend geklärt. In der Praxis erfolgt deshalb die Auslegung und Optimierung solcher Prozesse noch weitgehend empirisch. Mit diesem Beitrag wird gezeigt, welche Einflußgrößen hierbei von Bedeutung sind, und in welcher Weise diese gezielt für einen definierten Kühlprozeß genutzt werden können

Packing fraction of trimodal spheres with small size ratio: An analytical expression

In previous papers analytical expressions were derived and validated for the packing fraction of bimodal hard spheres with small size ratio, applicable to ordered (crystalline) [H. J. H. Brouwers, Phys. Rev. E 76, 041304 (2007);H. J. H. Brouwers, Phys. Rev. E 78, 011303 (2008)] and disordered (random) packings [H. J. H. Brouwers, Phys. Rev. E 87, 032202 (2013)]. In the present paper the underlying statistical approach, based on counting the occurrences of uneven pairs, i.e., the fraction of contacts between unequal spheres, is applied to trimodal discretely sized spheres. The packing of such ternary packings can be described by the same type of closed-form equation as the bimodal case. This equation contains the mean volume of the spheres and of the elementary cluster formed by these spheres; for crystalline arrangements this corresponds to the unit cell volume. The obtained compact analytical expression is compared with empirical packing data concerning random close packing of spheres, taken from the literature, comprising ternary binomial and geometric packings; good agreement is obtained. The presented approach is generalized to ordered and disordered packings of multimodal mixes