Hochdruckthermofluiddynamik und Rheologie

Fotografie des Dünnschichtrheometers
Dünnschichtrheometer mit enhaltenem Sensor

Dieser Forschungsbereich befasst sich mit verschiedenen Themen, besonders der Auswirkung von Druckbelastungen bis 900 MPa auf organische und Biomaterialien. Ab 100 MPa treten durch den Druck Verfestigung, Denaturierung von Proteinen, starke Änderungen der Enzymaktivität und die Inaktivierung von Mikroorganismen auf. Daher sind hohe Drücke nicht nur für Dieseleinspritzung, sondern auch für die Haltbarmachung von Lebensmitteln und die Lebensmittelverarbeitung von Bedeutung, und bieten vielversprechende Anwendungsmöglichkeiten bei Impfstoffen. Der Forschungsbereich arbeitet daher auch an der Anpassung von Messtechniken auf den Hochdruckbereich.

Rheologie bezeichnet die Wissenschaft, die sich mit dem Strömungs- und Verformungsverhalten von Stoffen unter mechanischer Last befasst. Oft hängt das Materialverhalten in komplexer Weise von der Mikrostruktur und deren Änderungen unter Last ab. Der Hauptforschungsbereich der Gruppe liegt in der Dünnschichtrheometrie. Hierzu wurden Dünnschichtrheometer entwickelt, die Messungen bis zu Spaltweiten von nur wenigen Mikrometern erlauben. Daraus ergibt sich eine Reihe an Vorteilen: eine kleine benötigte Probenmenge, Viskosität und Normalspannungsdifferenzen können bei Scherraten untersucht werden, die die von Standard-Rheometern um zwei Größenordnungen übersteigen, und sogar die Rheologischen Eigenschaften einzelner Zell-Lagen können untersucht werden.

Neben hohen Drücken und komplexem Materialverhalten werden auch allgemeinere Strömungsprobleme untersucht. Dabei geht es unter Anderem um Partikelbewegungen im Strömungsfeld, oder die passive Strömungskontrolle mittels geometrisch forcierter Einstellung eines (optimalen) Strömungsregimes.

Term: March 1, 2023 - September 30, 2025
Funding source: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWE)
Project leader:

Prof. Dr. habil. Andreas Wierschem

Professur für Hochdruckthermofluiddynamik und Rheologie

Projektziel ist ein Luftverteiler der mithilfe von Simulationen und speziell für das Vorhaben entwickelten multiparameter-Prozesssonden so ausgelegt werden kann, dass die Trocknungsanlagen durch wechselbare hybride Luftverteiler universell für unterschiedliches Trocknungsgut mit unterschiedlichen Verarbeitungsvoraussetzungen eingesetzt werden können.

More information

Term: April 1, 2023 - April 30, 2025
Funding source: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWE)
Project leader:

Prof. Dr. habil. Andreas Wierschem

Professur für Hochdruckthermofluiddynamik und Rheologie

More information

Term: February 1, 2022 - January 31, 2025
Funding source: DFG-Einzelförderung / Sachbeihilfe (EIN-SBH)
Project leader:

Prof. Dr. habil. Andreas Wierschem

Professur für Hochdruckthermofluiddynamik und Rheologie

More information

Term: June 1, 2021 - May 31, 2024
Funding source: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWE)
Project leader: ,

Prof. Dr. habil. Andreas Wierschem

Professur für Hochdruckthermofluiddynamik und Rheologie

More information

Term: February 1, 2020 - March 31, 2022
Funding source: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWE)
Project leader: ,

Prof. Dr. habil. Andreas Wierschem

Professur für Hochdruckthermofluiddynamik und Rheologie

More information

Term: March 1, 2020 - October 31, 2022
Funding source: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWE)
Project leader: ,

Prof. Dr. habil. Andreas Wierschem

Professur für Hochdruckthermofluiddynamik und Rheologie

More information

Term: January 1, 2016 - March 31, 2019
Funding source: DFG-Einzelförderung / Sachbeihilfe (EIN-SBH)
Project leader:

Prof. Dr. habil. Andreas Wierschem

Professur für Hochdruckthermofluiddynamik und Rheologie

                                  Polymer solutions are a class of fundamental rheological systems with countless applications. Their viscosity typically depends strongly on the shear load: At low shear rates, in the 1st Newtonian branch, the polymer solutions have a constant viscosity. Beyond this branch, the viscosity diminishes considerably. Finally, at very high shear rates another regime…

More information

Term: October 1, 2015 - October 15, 2019
Funding source: DFG-Einzelförderung / Sachbeihilfe (EIN-SBH)
Project leader:

Prof. Dr. habil. Andreas Wierschem

Professur für Hochdruckthermofluiddynamik und Rheologie

Flow induced detachment and motion of solid particles on a fixed substrate or granular bed is of fundamental relevance in numerous natural and industrial systems. As examples sediment and granular transport in filtration, natural watercourses and piping systems, particle transport in the respiratory system, and the cleaning of surfaces may be mentioned. In microfluidics, spherical particles are progressively used as information carrier or for actuators like valves or pumps. Therefore, an important…

More information

Term: July 1, 2010 - June 30, 2012
Funding source: DFG-Einzelförderung / Sachbeihilfe (EIN-SBH)
Project leader:

Prof. Dr. habil. Andreas Wierschem

Professur für Hochdruckthermofluiddynamik und Rheologie

Das strömungsinduzierte Lösen und Entfernen von Feststoffpartikeln von einem festen Untergrund ist von grundlegender Bedeutung in einer Vielzahl natürlicher wie industrieller Systeme. Beispielhaft seien der Sediment- bzw. Granulattransport in Fließgewässern sowie in der Lebensmittel- und Pharmaindustrie, die Reinigung von Oberflächen z.B. in Produktionsanlagen und von Wafern, Filtration, Mikrofluidik oder auch der Partikeltransport in Atemwegen genannt. Aufgrund ihrer großen Bedeutung werden sowohl…

More information

Die Forschungsgruppe gliedert sich in 3 Bereiche:

  • Hochdruck
    Im Vordergrund steht die Frage, inwiefern sich Produkteigenschaften und Herstellungsprozesse durch Anwendung von Drücken bis zu einigen tausend bar verbessern lassen. Dazu ist es notwendig, Materialparameter bei den hohen Drücken zu kennen und adäquate Messmethoden für in situ-Untersuchungen unter Hochdruck zu entwickeln.
  • Fluiddynamik
    Der Schwerpunkt liegt bei Mehrphasenströmungen. Besonderes Augenmerk wird auf den Einfluss von Substraten auf die Dynamik von Filmströmungen, auf den strömungsinduzierten Einsatz von Partikelbewegung und die Entwicklung adäquater Messmethodik gerichtet.
  • Rheologie
    Rheologie untersucht das Strömungs- und Deformationsverhalten von Materie. Schwerpunkt der Gruppe ist die Dünnschichtrheometrie. Mit ihr können minimale Probenmengen (Größenordnung 10 µL) bei Scherraten von mehr als 105 s-1 untersucht werden aber auch die mechanischen Eigenschaften von Zellen und Gewebe, Zellaufbruch oder auch die Bestimmung von Adhäsionsgrenzen.

Zu den aktuell oder kürzlich in Projekten behandelten Themen zählen:

  • Hochdruckprozesse
    • Druckinduzierte Phasenübergänge
    • Materialparameterbestimmung unter Hochdruck
    • Messverfahren unter Hochdruck
  • Fluiddynamik
    • Strömungsinduzierte Partikelbewegung
    • Filmströmungen
  • Rheologie
    • Dünnschichtrheologie
    • Biorheologie
    • Rheologie bei hohen Scherraten
    • Polymerlösungen

Der Gruppe stehen verschiedenste Messgeräte zur Verfügung. Eine Auflistung findet sich unter https://lstm.cms.rrze.uni-erlangen.de/forschung/ausstattung/

2025

2024

2023

2022

2021

2020

2019

2018

2017

2016

2015

2014

2013

2012

2011

2010

2009

2008

2007

2002

2001

2000

1999

1997

1995