Modellierung der turbulenten Zerstäubung von Flüssigkeiten und Sprühnebelberechnung

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Martin Sommerfeld
• Fachliche Zuordnung: Strömungsmechanik
• Förderung: Förderung von 1999 bis 2005
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 5177490

Gegenstand des beantragten Forschungsvorhabens ist die Modellierung der turbulenten Zerstäubung von Flüssigkeiten. Dieses technologisch bedeutende Verfahren soll analytisch und numerisch untersucht werden, um letzten Endes zu einem aussagekräftigen Gesamtmodell zur Beschreibung der bei Zerstäubungs- und Sprühvorgängen ablaufenden Prozesse zu gelangen. Im Rahmen des Forschungsvorhabens ist vorgesehen, ein Modell zur Berechnung des Strahl- bzw. Filmzerfalls zu entwickeln, welches mit einem vorhandenen Berechnungsprogramm (basierend auf dem Euler/Lagrange-Verfahren) gekoppelt werden kann. Ein Zweifluid- oder Euler/Euler-Verfahren soll im Düseninnen- und nahbereich bis zum Einsetzen des Strahlzerfalls in feine Tropfen verwendet werden und die Anfangsverteilung für Größe und Geschwindigkeit der Tropfen liefern. Hierfür sind weiterhin theoretische Untersuchungen zur Vorhersage der Tropfengrößenverteilung mittels des Konzeptes der maximalen Entropie erforderlich. Der benötigte Längenmaßstab soll mittels linearer Stabilitätstheorie eines Zweifluidmodells gewonnen werden. Deren Gültigkeitsbereich ist durch nichtlineare Stabilitätsanalysen und Ermittlung von Ähnlichkeitslösungen zu überprüfen. Die Ergebnisse der Stabilitätsanalysen sollen auch in das für die numerischen Rechnungen verwendete Euler/Euler-Modell einfließen. Die Validierung der Modelle erfolgt anhand experimenteller Daten, die durch andere Arbeitsgruppen des Schwerpunktprogramms erhalten werden.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 1061: Fluidzerstäubung und Sprühvorgänge