Experimentelle und numerische Untersuchung des Tropfenaufpralls bei hohen Weberzahlen auf trockene und benetzte Wände

• Antragsteller: Dr.-Ing. Stephan Bansmer
• Fachliche Zuordnung: Strömungsmechanik
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 260485598

Im Rahmen des Forschungsvorhabens soll das Phänomen des Tropfenaufpralls auf trockene und benetzte Wände bei hohen Weberzahlen mit experimentellen und numerischen Methoden wissenschaftlich untersucht werden. Die Erforschung des Tropfenaufpralls bei hohen Weberzahlen ist eine grundlegende Voraussetzung im Verständnis vieler technischer Mehrphasenprozesse und deren Modellierung, auch insbesondere im Hinblick auf Fahrzeugverschmutzung und Flugzeugvereisung. Ziel ist neben dem physikalischen Verständnis des Phänomens bisherige Modelle zum Tropfenaufprall (z.B. Spreading, Lamellenabmessungen, dynamische Kontaktwinkel) auf deren Tauglichkeit bei hohen Weberzahlen zu überprüfen, aber ebenso eine genaue Vermessung der Sekundärtropfen durchzuführen, die im Rahmen des Splashing-Prozesses beim Tropfenaufprall entstehen. Aus ingenieurtechnischer Sicht werden diese Sekundärtopfen an die umgebende Strömung zurückgegeben, so dass z.B. im Anwendungsfall der Fahrzeugverschmutzung nur ein Teil der ursprünglichen Tropfenmasse auf der Automobiloberfläche verbleibt und die Verschmutzung beeinflusst. Als besonders interessantes Ergebnis der ersten Förderperiode wurde ein unerwarteter Mechanismus der Sekundärtropfenentstehung beim Aufprall auf bewegte Flüssigkeitsfilme identifiziert. Hierbei zieht sich nicht –wie sonst bei kleinen Weberzahlen üblich- der obere freie Rand der Lamelle zurück, sondern die Lamelle reißt in ihrer Mitte, teilweise sogar am unteren Rand beim Übergang zur festen Wand her auf, und zerstäubt dabei vollständig in Sekundärtropfen. Parallel dazu wurde von vielen Forschern auf die Bedeutung der Gasphase beim Tropfenaufprall hingewiesen. Vor diesem Hintergrund sind noch viele neue und grundlegende Erkenntnisse zu erwarten. Kooperationen mit der TU München und TU Darmstadt zur begleitenden experimentellen und numerischen Analyse runden das Projekt ab.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen