Meinicke 

Unter festen Schwämmen werden hochporöse, offenzellige und daher allseitig durchströmbare Netzwerkstrukturen aus keramischen oder metallischen Basismaterialien verstanden. Deren hohe Porosität bedingt einen vergleichsweise niedrigen Druckverlust bei der ein- und zweiphasigen Durchströmung. Zugleich wird der Wärmetransport in einer solchen Struktur durch die ebenfalls hohe spezifische Oberfläche sowie die Kontinuität der festen Phase begünstigt. Diese sehr vorteilhafte Kombination an Produkteigenschaften macht Schwämme für viele technische Anwendungen, wie z.B. hochselektive Reaktoren und verfahrenstechnische Trennapparate, Porenbrenner, Abgaskatalysatoren oder Solarturmkraftwerke interessant. Aufgrund der wachsenden Bedeutung von Simulationstools bei der Auslegung der entsprechenden technischen Apparate ist es im Speziellen das Ziel dieses Projektes, ein CFD-Modell zur Beschreibung der Hydrodynamik und des Wärmetransports in solchen Strukturen zu entwickeln.

Die Modellentwicklung erfolgt dabei an repräsentativen Ausschnitten der realen, unregelmäßigen Schwammstruktur. Zu diesem Zweck sollen verfügbare Computer- (CT-) und Kernspintomographie (MRT-)Aufnahmen der Struktur zur Generierung einer für die CFD-Simulation nutzbaren Modellgeometrie aufbereitet werden.

Ziel dieser Arbeit ist die Auswahl, Implementierung und Optimierung von Bildbearbeitungstools in MATLAB, welche eine bestmögliche Rekonstruktion der Original-Schwammgeometrie erlauben. Dazu existieren bereits Vorarbeiten in Form einer MATLAB-Routine, in welche die Ergebnisse der Arbeit zu integrieren sind. Im Mittelpunkt der Arbeit steht dabei die gewünschte Segmentierung vorbearbeiteter Bilddaten in eine Fluid- und eine Festkörper-Region. Außerdem sollen die Ergebnisse anhand verfügbarer geometrischer Validierungsdaten (spezifische Oberfläche SV, Porosität ψ) validiert werden.