In der hier vorliegenden Arbeit wird ein gekoppeltes Verfahren für die Simulation von Gas-Feststoff-Strömungen entwickelt. Als Basis für die Kopplung dienen zwei etablierte Simulationsverfahren. Dies ist zum einen das deterministische Zwei-Kontinua-Verfahren, bei dem sowohl die Gasphase als auch der dispers verteilte Feststoff als koexistierende Kontinua aufgefasst werden. Zum anderen wird das stochastische Einzelpartikel-Verfahren eingesetzt, bei dem die Beschreibung der Bewegung der Feststoffteilchen mit Hilfe einer detailiierten Einzelpartikelbetrachtimg vorgenommen wird.
Die Aufteilung der Strömungsgeometrie in stochastische und deterministische Zonen erfolgt unter Verwendung eines Gebietszerlegungskriteriums, das zwei Bedingungen miteinander kombiniert, welche die Gültigkeit des Zwei-Kontinua-Verfahrens prüfen. Zu diesem Zweck wird ein funktionaler Zusammenhang entwickelt, der den so genannten KTGF-Deformationsanteil beschreibt. Mit dessen Hilfe ist die Beschreibung von Deformationen einer Verteilungsfunktion der Partikelgeschwindigkeiten möglich, die aus den Gradienten der granulären Temperatur und der Partikelgeschwindigkeit resultieren. Bei diesen Deformationen handelt es sich um Abweichungen der Verteilungsfunktion von der Maxwell-Verteilung, die in der Herleitung der beschreibenden Gleichungen für das Zwei-Kontinua-Verfahren zugrundegelegt sind. Die Formulierung des KTGF-Deformationsanteils ist so gewählt, dass ein direkter Vergleich mit einer Bewertungsfunktion 'pEq./>, die weitergehende Deformationen einer Verteilungsfunktion von der Gleichgewichtsverteilung erfasst, erfolgen kann. Eine weitere Bedingung ist die Gültigkeit der Kontinuumsannahme, die ebenfalls eine notwendige Voraussetzung für das Zwei-Kontinua-Verfahren ist. Die logische Verknüpfung beider Bedingungen ermöglicht eine Zuordnung eines der beiden numerischen Berechnungsverfahren zu einem bestimmten Bereich der Strömungsgeometrie.
Für die Konstruktion des gekoppelten Simulationsverfahrens wird das entwickelte Kriterium in einen adaptiven Gebietszerlegungsalgorithmus integriert. Ausgehend von der Definition einer Randzone, welche die stochastische Zone von der deterministischen Zone trennt, kann einer räumlichen Veränderung der Zonen im Verlaufe der Simulation Rechnung getragen werden. Innerhalb des gekoppelten Simulationsverfahrens spielt der Informationsaustausch an der Grenzfläche zwischen den beiden numerischen Verfahren eine entscheidende Rolle. Um eine konservative Behandlung der Bilanzgrößen an dieser Grenzfläche zu gewährleisten, werden entsprechende Übergangsbedingungen vorgestellt.
Für die Berechnung der Feststoffphase mit dem gekoppelten Simulationsverfahren wird eine Zwei-Schritt-Lösungstrategie vorgeschlagen. Diese sieht im ersten Schritt eine Initialisierung vor, in der auf effiziente Weise eine Näherungslösung erzeugt wird. Im Anschluss daran erfolgt eine erste Gebietsaufteilung. Im zweiten Schritt findet die gekoppelte Berechnung der Feststoffphase auf der Basis der adaptiven Gebietszerlegung statt. Das vorgestellte gekoppelte Simulationsverfahren wird anhand von Simulationen einer Gas-Feststoff-Strömung in ausgewählten Strömungskonfigurationen getestet. Dabei kann eine gute Übereinstimmung zwischen den Ergebnissen des gekoppelten Verfahrens und denen des Einzelpartikel-Verfahrens, das als bestmögliche Approximation zu Referenzzwecken herangezogen wird, festgestellt werden.