Charakterisierung des Strahlzerfalls unter Einfluß von Turbulenz und aerodynamischen Kräften

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Wolfgang Koschel
• Fachliche Zuordnung: Strömungsmechanik
• Förderung: Förderung von 1998 bis 2003
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 5110789

Mit dem Vorhaben wird beabsichtigt, den Zerfall von runden Flüssigkeitsstrahlen aufgrund von Turbulenz und aerodynamischen Kräften experimentell und numerisch zu charakterisieren und entsprechende Modellvorstellungen einzuführen. Es wird vorgeschlagen, wesentliche Zerfallsmechanismen wie sie typischerweise bei der Kraftstoff- und Treibstoffaufbereitung auftreten, zu untersuchen und zu quantifizieren. Ziel ist es, in einem ersten Schritt, den Zerfall eines Strahles (Primärzerfall) allein aufgrund von Turbulenzerscheinungen zu charakterisieren. In einem eigens dafür konzipierten Experiment soll der Einfluß der Turbulenz auf den Strahlaufbruch unter Vermeidung aerodynamischer Kräfte aufgrund von Relativgeschwindigkeiten zwischen Fluid und Gasumgebung bei typischen hohen Gegendrücken (bis 6.0 MPa, unter und über dem thermodynamisch kritischen Punkt) untersucht werden. Von Interesse ist der Zusammenhang zwischen dem Turbulenzspektrum (Frequenz, Amplitude) in der Zuströmung, dem sich einstellenden Oberflächenwellenspektrum und den sich ablösenden Tropfen und Ligamenten. In einem zweiten Schritt soll zusätzlich der Effekt aerodynamischer Kräfte auf das Ablösen von Flüssigkeitsligamenten betrachtet werden und entsprechende Modellvorstellungen abgeleitet werden. Durch numerische Simulationen des Strahlaufbruchs soll die Auswertung der Experimente und Entwicklung von Modellvorstellungen mit Hilfe eines vorhandenen dreidimensionalen Strömungslösers für Zweiphasenströmungen (Interphase Tracking) unterstützt werden.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 1061: Fluidzerstäubung und Sprühvorgänge
• Beteiligte Person: Dr.-Ing. Wolfgang Mayer