Experimentelle Untersuchung des Zerstäubungsvorganges im Düsennahbereich mittels hochfrequenter Strahlanregung und stroboskopischer Betrachtung

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Die größte Hürde bei der experimentellen (optischen) Erforschung des Zerstäubungsvorganges eines Flüssigkeitsstrahles im Düsennahbereich ist die hohe Teilchenzahldichte im Spray. Dies ist auch ein Grund dafür, daß unseres Wissens bisher keine physikalisch-theoretisch konsistente und experimentell verifizierte Vorstellung des Zerstäubungsmechanismus bei hohen Reynolds- und Weber-Zahlen existiert. Ein theoretisch befriedigender Ansatz wird dadurch erschwert, daß Störungen, die in der Düse entstehen, wie Kavitation und Turbulenz, Oberflächenwellen finiter Amplitude produzieren. Beide Phänomene sind theoretisch schwer zu beschreiben. Im weiteren Strömungsverlauf wird der Zerstäubungsvorgang zusätzlich durch aerodynamische Effekte beeinflußt. Deshalb bestand der erste Schritt des geplanten Vorhabens darin, Einstoff- und Zweistoffdüsen zu entwickeln, die von sich aus möglichst ungestörte Strahlen produzieren. Auf diesen Strahlen sollten durch gezielte Anregung mit Piezowandlern definierte Oberflächenwellen erzeugt werden. Der nun anstehende zweite Schritt des Vorhabens besteht in der parametrischen Untersuchung der Zerstäubung definiert modulierter Strahlen (Frequenz und Amplitude) durch Variation der für die Zerstäubung relevanten Größen, wie die Relativgeschwindigkeit zwischen Flüssigkeit und Gas, Oberflächenspannung und Zähigkeit der Flüssigkeit sowie Dichte und Zähigkeit des umgebenden Gases. In einem letzten Schritt sollen die gefundenen Daten dazu dienen, vom Antragsteller früher mitentwickelte, halb-empirische Modelle zu verbessern oder zu ersetzen.