Strahlzerfall und Mischung bei der Expansion von Flüssigkeitsgemischen in den thermodynamisch metastabilen Bereich

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Das Vorhaben soll den Strahlzerfall nach der Expansion von erhitzten Flüssigkeiten (reine Stoffe) in das Zweiphasengebiet untersuchen, um zu klären, in welchem Umfang ein außerhalb der Düse plötzlich einsetzender Phasenübergang den Zerstäubungsprozess und das Einmischverhalten des Sprays günstig beeinflussen kann. Die Expansion erfolgt in einer turbulenzarmen, kavitationsfreien Lochdüse. Zusätzliche Untersuchungen mit einer kavitationsfreien Düse hohen Turbulenzgrades bzw. mit einer stark kavitierenden Düse dienen der Bewertung der gefundenen Effekte. Die Experimente werden an einer druckfesten Versuchszelle durchgeführt. Der Strahlzerfall, die Phasenverteilung im zerfallenden Strahl und im weiter stromab vorliegenden Spray, sowie das räumliche Tropfengrößenspektrum und der Massentransport in der gasförmigen und flüssigen Phase werden vorwiegend mit laseroptischen Meßmethoden untersucht. Um die Strömung in der Düse trotz der schwierigen Zugänglichkeit des Düseninneren zu erfassen, werden für die Fälle ohne Kavitation Modellversuche unter Reynoldzahlähnlichkeit durchgeführt, welche durch numerische Berechnungen unterstützt werden. Abschließend ist vorgesehen, mit Hilfe einer volumenveränderlichen Zelle (Einhub-Einzylindertriebwerk) zu untersuchen, inwieweit die gefundenen Zusammenhänge zum Strahlzerfall auf den Fall mit Verdampfung bei hohen Umgebungstemperaturen übertragbar sind.