Experimentelle und numerische Untersuchungen zur Tropfen-Film-Interaktion

滴膜相互作用的实验和数值研究

基本信息

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

项目摘要

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 undWändenSpielen in Vielen Technischen bereichen eine eine eintcheidende Rolle。 Ein beispieldafürist iNaktion des KraftStoffStrahls Mit demÖlfilm和otto- dieselmotoren中的der zylinderwand。 Die Wechselwirkung EinesSchmierölfilmsMit Auftreffenden kraftStofftropfen und Die die verdampfung von von von von von von von aus dem dem dem电影Haben Einen Einen starken Einfluss einfluss einfluss auf Dieschmierölemomisondurndurchen durch durch die gemischbildung degemischbildung und verbrennung und verbrennung und verbrennung im brennrararaum im im brennraraum。 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，Numerische Modelle Zur Tropfen-wand-wand-lnteraktion Zu Entwickeln，DieDieseVorgängePhysikalischgenau genauabbildenKönnen。 dabei werden diephänomenedes tropfenaufpralls aufbenetztewändemit einemdünnenwandfilm unter unter oferbigen winkeln，sowie die die inaktion zwischen mehreren aufprallen aufprallenden aufprallenden tropflallenden tropfennnähernäherunheruntertersucht。 das projekt beinhaltet sowohl eine einepimentelle als auch eine numerische betrachtung。 Im bereich der numerik wird eine parameterstudie mit hilfe der direkten numerischen仿真（DNS）durchgeführt。 Es Sollen KorrelationenfürDie Splashinggrenze，SowiefürDie Anzahl，Größe，Geschwindigkeit和abscheidewinkel dersekundärpropfengefunden gefunden werden，diewährendeines eines eines splashingvorgangs entstestehen。 fürdie modellierung in Interaktion zwischen mehreren aufprallenden tropfen werden skalierungsesetzeze zur erweiterung der einterzbarkeit der der vorgeschlagenennen型模型Transiente Verhalten des Splashingprozesses，der durch den aufprall von Mehreren tropfen auf einendünnenölfilmausgelöstwird，im refim refim realdsiersiert。 Zur MessungderGrößenverteilungderSekundärropfen，Zur Bestimmung des Geschwindigkeitsfeldes和zur zur分析der morphologie des splashingprozesses werden verschiedene verschiedene verschiedene messtechniken eingestzt。 DIE GEWONNENEN DATERS，DATERS和VAIRIERUNG der Numerischen Berechnung SowieZurüberprüfoundvorhersagefähigkeitendes vorgeschlagenen wechselwirkungsmodels。