Sabine Przybilla
Kooperative Promotion (09.02.2022)

 

Experimental and numerical modelling of porous media transport processes for detergent
distribution in textiles

 

Fakultät V - Fakultät V – Verkehrs- und Maschinensysteme der Technischen Universität Berlin

 

Betreuer / Gutachter:

Prof. Dr.-Ing Paul Uwe Thamsen

Prof. Dr. -Ing. Joachim Villwock

 

 

 

Der Waschprozess bietet im Hinblick auf den Ressourcenverbrauch bei gleichzeitig guter Reinigungswirkung ein hohes Optimierungspotential. Hier stellen insbesondere die vollständige Benetzung und gleichmäßige Verteilung der Waschmittelsubstanzen in einer voll beladenen Trommel eine große Herausforderung dar. In der vorliegenden Arbeit wird durch Kombination aus experimentellen Untersuchungen und numerischer Simulation ein Vorgehen entwickelt, mit dem dieser Fall optimiert werden kann.

Die Textilien werden dabei als poröse Medien modelliert und das Verhalten der Waschlauge und des Waschmittels auf der makroskopischen Skala abgebildet, sodass nicht alle Hohlräume zwischen den Fasern oder den Textilien einzeln aufgelöst werden müssen. Wie diese sich in den Textilien verhalten und welche Modelle passend sind, wird dabei in reduzierten eindimensionalen Experimenten ermittelt, die im Anschluss auf eine komplexere Geometrie übertragen werden. Dafür werden diese Modelle in eine Strömungssoftware implementiert, um das Verhalten beim Waschen inklusive der Interaktion zwischen der freien Waschlauge und dem Fluid simulieren zu können. In einer Machbarkeitsstudie wird das Potential, die Waschmittelverteilung im Waschvorgang vorhersagen und dies für Optimierungen einsetzen zu können, aufgezeigt. Die Vorgehensweise ist zudem auf andere Anwendungsbereiche poröser Medien übertragbar, wie die Hydrologie, die Filtertechnik oder für Gewebe in der Medizin.

Die Herausforderung dieser Arbeit besteht insbesondere an der fachlich interdisziplinären Aufgabenstellung, bei der sowohl experimentelle Untersuchungen konzipiert und durchgeführt werden, aber auch ein signifikanter Programmier- und Simulationsanteil durch die numerische Modellierung vorhanden ist.

 

Die Promotion wurde gefördert durch das Berliner Chancengleichheitsprogramm.

 

 

 

Christian Oertel
Kooperative Promotion (20.11.2019)

Thema der Dissertation:        
Identifikation signifikanter Merkmale in den stochastischen Abläufen des Waschprozesses zur Regression der Waschwirkung


Promotionsausschuss:          
Vorsitzender:    Prof. Dr.-Ing. H. Meyer
Gutachter:        Prof. Dr.-Ing. P.U. Thamsen
Gutachter:        Prof. Dr.-Ing. J. Villwock


Problemstellung und Zielsetzung:

Der Waschprozess ist eine komplexe Kombination zahlreicher Wechselwirkungen. Zur Quantifizierung der Waschperformance dient die DIN EN 60456, welche tief greifende Rahmenbedingungen und Einschränkungen auferlegt. Die Konsequenz ist eine beherrschbare, aufwendige Messung der Waschperformance.
In seiner Dissertation stellt Oertel ein alternatives Verfahren vor, welches die Waschperformance der genormten Schmutzarten mit Methoden des maschinellen Lernens abschätzt, ohne dabei dauerhaft auf die Verwendung und Auswertung von EN/IEC 60456-Streifen zurückgreifen zu müssen.

Verbindung zum CAE-Labor:

Während seiner Zeit als Promovent am Fachgebiet für Fluidsystemdynamik der Technischen Universität Berlin arbeitete Christian Oertel als Projektmitarbeiter im ehem. Labor für Computereinsatz in der Produktion (heute Labor CAE und Simulation - CAVE) der Berliner Hochschule für Technik. In dieser Zeit koordinierte er unter anderem die transdisziplinäre Zusammenarbeit mit der Firma BSH Hausgeräte GmbH im Rahmen des Berliner Hochschulkooperationsprojektes „Simulation auf dem Gebiet der Hausgeräte zur Wäschepflege“.

 

 

 

 

Tobias Morgenthal
Kooperative Promotion (2015)

Thema der Dissertation:

Strukturmechanische Simulation des Wäschepflegeprozesses im Rahmen einer transdisziplinären hochschulübergreifenden Industriekooperation

Fakultät V – Verkehrs- und Maschinensysteme der Technischen Universität Berlin

 

Gutachter/ Betreuer

1. Gutachter: Prof. Dr.-Ing. Thamsen (TU Berlin)

2. Gutachter: Prof. Dr.-Ing. Villwock (Beuth)

 

Zum Forschungsthema:

Entwicklung und Validierung eines SPH-Modells zur flexiblen Abbildung poröser Strömungsphänomene unter Berücksichtigung materialbezogener Eigenschaften

Strömungen durch poröse Medien sind die Grundlage vieler naturwissenschaftlicher und technischer Problemstellungen, beispielsweise in der Trinkwassergewinnung und -aufbereitung, in den Werkstoffwissenschaften oder der Batterietechnik.