Experimentelle und numerische Untersuchungen zur Tropfen-Film-Interaktion

滴膜相互作用的实验和数值研究

• 批准号: 190433411
• 负责人: Professor Dr.-Ing. Bernhard Weigand
• 金额: --
• 依托单位: Institut für Thermodynamik der Luft- und Raumfahrt (ITLR)
• 依托单位国家: 德国
• 项目类别: Research Grants
• 财政年份: 2011
• 资助国家: 德国
• 起止时间: 2010-12-31 至 2014-12-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://gepris.dfg.de/gepris/projekt/190433411?language=en
• 关键词: Experimentelle; und; numerische; Untersuchungen; zur

Interaktionen zwischen Tropfen und Wänden spielen in vielen technischen Bereichen eine entscheidende Rolle. Ein Beispiel dafür ist die Interaktion des Kraftstoffstrahls mit dem Ölfilm an der Zylinderwand in Otto- und Dieselmotoren. Die Wechselwirkung eines Schmierölfilms mit auftreffenden Kraftstofftropfen und die Verdampfung von Kraftstoff aus dem Film haben einen starken Einfluss auf die Schmierölemissionen durch die Gemischbildung und Verbrennung im Brennraum. Momentan ist es aufgrund von fehlenden detaillierten Tropfen-Wand- Interaktionsmodellen nicht möglich, die komplexen Vorgänge des Kraftstoffeintrags in den Wandfilm und der Verdampfung von Kraftstoff aus dem Film genau zu simulieren und vorherzusagen.Ziel der vorliegenden Arbeit ist es, numerische Modelle zur Tropfen-Wand-lnteraktion zu entwickeln, die diese Vorgänge physikalisch genau abbilden können. Dabei werden die Phänomene des Tropfenaufpralls auf benetzte Wände mit einem dünnen Wandfilm und unter beliebigen Winkeln, sowie die Interaktion zwischen mehreren aufprallenden Tropfen näher untersucht. Das Projekt beinhaltet sowohl eine experimentelle als auch eine numerische Betrachtung. Im Bereich der Numerik wird eine Parameterstudie mit Hilfe der Direkten Numerischen Simulation (DNS) durchgeführt. Es sollen Korrelationen für die Splashinggrenze, sowie für die Anzahl, Größe, Geschwindigkeit und Abscheidewinkel der Sekundärtropfen gefunden werden, die während eines Splashingvorgangs entstehen. Für die Modellierung der Interaktion zwischen mehreren aufprallenden Tropfen werden Skalierungsgesetze zur Erweiterung der Einsetzbarkeit der vorgeschlagenen Modelle hinsichtlich technisch realistischer Tropfen-Wand-Interaktionen abgeleitet.Bei den experimentellen Untersuchungen wird das transiente Verhalten des Splashingprozesses, der durch den Aufprall von mehreren Tropfen auf einen dünnen Ölfilm ausgelöst wird, im Detail analysiert. Zur Messung der Größenverteilung der Sekundärtropfen, zur Bestimmung des Geschwindigkeitsfeldes und zur Analyse der Morphologie des Splashingprozesses werden verschiedene Messtechniken eingesetzt. Die gewonnenen Daten dienen im Wesentlichen zur Validierung der numerischen Berechnungen sowie zur Überprüfung der Vorhersagefähigkeiten des vorgeschlagenen Wechselwirkungsmodells.

Interaktionen zwischen Tropfen und Wänden spielen in vielen technischen Bereichen eine entscheidende Rolle.一个Beispiel dafür是Kraftstoffstrahls与Otto和Dieselmotoren的Zylinderwand的Ölfilm之间的相互作用。这些具有强烈的克拉夫特斯托夫色彩和克拉夫特斯托夫色彩的影片，通过在Brennraum中的教育和宣传，对Schmierölemissionen产生了明显的影响。目前还没有详细的Tropfen-Wand-Interaktionmodellen模型，Wandfilm中Kraftstoffeintrags的复杂Vorgänge和Kraftstoff的Verdampfung从Film genau zu simulieren and vorherzusagen。Vorliegenden Arbeit是Tropfen-Wand-Interaktion的数值模型，这种Vorgänge的物理模型可以被简化。通过一部Wandfilm和一个相信Winkeln的人，韦尔登将Tropfenaufpralls的现象带到了benetzte Wände，因此可以将Tropfen的交互作用更好地发挥出来。这个项目包含了一个实验，也包含了一个数字上的背叛。在数值计算中，我们使用直接数值模拟（DNS）工具进行参数研究。作为飞溅物的唯一相关因素，它也是一种飞溅物，它是由韦尔登的Anzahl、Größe、Geschwindigkeit和Abscheidewinkel组成的。为了建立更精确的Tropfen韦尔登互作用模型，我们建立了Tropfen-Wand-互作用模型，并通过实验研究了飞溅过程的瞬时稳定性。本文介绍了一种新的飞溅过程测量技术，即测量飞溅物的重力场，测量飞溅物的重力场，并对韦尔登过程进行形态学分析。Die gewonnenen Daten dienen im Wesentlichen zur Validierung der numerischen Berechnungen sowie zur Überprüfung der Vorhersagefähigkeiten des vorgeschlagenen Wechselenkungmodells.