Numerische Simulation von Gas-Flüssigkeitstrennflächen mit einem hybriden Capturing-Tracking-Algorithmus

• Applicant: Dr.-Ing. Bernd Binninger
• Subject Area: Fluid Mechanics
• Term: from 1999 to 2001
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 5173584

Primärzerfallsprozesse von Flüssigkeitsstrahlen sollen numerisch untersucht werden. Dazu soll ein neuentwickeltes hybrides Capturing-Tracking-Verfahren verwendet und weiterentwickelt werden. Mit diesem Verfahren sollen numerische Simulationen der Primärzerfallszone durchgeführt und der Einfluß der Strahl- und Gasturbulenz auf die Ausformung des Strahlkerns und die Abscherung von Ligamenten bis zur Tropfenbildung unter Berücksichtigung der Oberflächenspannung an der Phasengrenze untersucht werden. Das dazu vorgesehene numerische Verfahren baut auf einer Level-Set-Methode auf, welche die Verfolgung von Oberflächenstrukturen im Rahmen eines Navier-Stokes-Lösers erlaubt. Da sowohl der Zerfallsmechanismus als auch die Turbulenz dreidimensional sind, ist eine entsprechende Erweiterung des bisher zweidimensionalen Tracking-Verfahrens vorgesehen. Die Strahlturbulenz soll entsprechend der ausgebildeten turbulenten Düsenströmung am Strahlaustritt vorgegeben werden, das Hintergrundgas wird wahlweise als ruhend oder isotrop turbulent angesetzt. Aus den Ergebnissen der numerischen Simulationen soll im Hinblick auf die ingenieurmäßige Anwendungen des Verfahrens die Schließung einer gemittelten Level-Set-Gleichung abgeleitet werden, durch die der primäre Strahlzerfall mit geringerer numerischer Auflösung des Integrationsgebietes modelliert werden kann.

• DFG Programme: Priority Programmes
• Subproject of: SPP 1061: Fluidzerstäubung und Sprühvorgänge