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Projekt
Numerische Untersuchung zu Einflüssen der Schwankungen auf die Struktur motorischer Einspritzstrahlen
Antragsteller
Professor Dr. Amsini Sadiki
Fachliche Zuordnung
Energieverfahrenstechnik
Strömungsmechanik
Strömungsmechanik
Förderung
Förderung von 2019 bis 2023
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 349537577
Das globale Ziel dieses Teilprojektes ist es, die den Schwankungen motorischer Einspritzstrahlen zugrunde liegenden Mechanismen zu verstehen. Dazu werden Untersuchungen mithilfe direkter numerischer Simulationen (DNS) unter Berücksichtigung der Kavitation in der Düseninnenströmung bzw. des Phasenübergangs durchgeführt. Zur Beurteilung der auf die Struktur des Einspritzstrahls wirkenden Schwankungen werden die Strahlgeometrie, Tropfengrößen und -geschwindigkeiten und das umgebende Gasgeschwindigkeitsfeld zunächst in einer Druckkammer simuliert und untersucht.Es werden dann die Düseninnenströmung, der Einspritzvorgang, der primäre Strahlzerfall und die erste Phase des sekundären Strahlzerfalls unter zyklisch motorischen Bedingungen detailliert untersucht. Um die Beiträge dieser Prozesse auf die Teilwirkungskette Verdampfung-Mischung-Zündung-Entflammung erfassen bzw. quantifizieren zu können, wird der Einfluss der wesentlichen Parameter auf die Struktur der Einspritzstrahlen und den Strahlzerfall sowie deren Auswirkung auf motorische Innerströmungsverhältnisse mithilfe einer hybriden VOF-Lagrange-Kopplung analysiert. Diese Analyse wird für unterschiedliche Kavitationszahlen, Kraftstoffeigenschaften (ein- oder mehrkomponentige Kraftstoffe, wie Iso-Oktan, Gemische oder Biokraftstoffe), Einspritzdrücke und Düsengeometrien realisiert. Die jeweiligen Parameter werden in Absprache mit den Partnern (u.a. TP3, TP5 und TP7) festgelegt, die gemeinsam ander Untersuchung der Teilwirkungskette beteiligt sind. Die Informationen zu Tropfeneigenschaften (Größe, Geschwindigkeit, etc.) nach dem Sprayzerfall werden als Einströmbedingungen in TP5 benötigt, welches das den Strahl umgebende Strömungs- undTemperaturfeld in der Brennkammer berechnen und an TP4 später liefern wird. Anhand der Sprayvisualisierungsdaten aus TP 3 wird evaluiert, ob Simulationen des düsennahen Einspritzstrahls, die zunächst anhand von Engine Combustion Network (ECN) - Daten validiert werden, auch im Motor akkurate Vorhersagen liefern. Aus der Analyse der Interaktion der Einlassströmung, des Einspritzvorgangs, des primären Strahlzerfalls und der ersten Phase des sekundären Strahlzerfalls mit der innermotorischen Strömung wird eine Studie zu Korrelationen basierend auf dem Ansatz der Rückwärtsanalyse gemeinsam mit den Partnern durchgeführt, um die Strahlzerfallseigenschaften zu identifizieren, die für die zyklischen Schwankungen in der innermotorischen Strömung verantwortlich sind. Ebenfalls untersucht werden die Wechselwirkungen bei Mehrfacheinspritzungen. Die notwendigen experimentellen Erkenntnisse werden geliefert, die Randbedingungen über den Zyklus werden bereitgestellt. Die Erkenntnisse bezüglich Sprayzerfallsmodelle werden hinsichtlich Sensitivitäten entlang der Teilwirkungskette später in der zweiten Antragsperiode integriert, um den Einfluss der zyklischen Schwankungen auf die klopfende Verbrennung zu analysieren.
DFG-Verfahren
Forschungsgruppen
