Numerical calculation of three-dimensional transport phenomena of deformed droplets, small droplet groups, and liquid ligaments in a fluid flow

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Das zentrale Ziel dieses Forschungsvorhabens ist die Erweiterung eines bereits bestehenden 3D-Rechenprogramms zur Beschreibung von zweiphasigen Strömungen mit freien Grenzflächen. Diese Erweiterung ermöglicht es, den Stoff- und Wärmetransport zwischen flüssiger und gasförmiger Phase detailliert durch direkte numerische Simulation zu beschreiben. Dabei werden sich frei verformende Einzeltropfen und auch kleine Tropfengruppen betrachtet. Zunächst wird mit einem bereits vorhandenen Programm das Verformungsverhalten und der aerodynamische Widerstand von Tropfen untersucht. Die Implementierung der Energiegleichung ermöglicht anschließend die Untersuchung des Wärmetransports. Die vollständige Beschreibung der Transportvorgänge wird dann durch die Implementierung des Phasenübergangs zwischen der flüssigen und gasförmigen Phase ermöglicht. Nach jedem Entwicklungsschritt werden ausgewählte Problemstellungen zu Transportvorgängen von Tropfen numerisch untersucht und mit experimentellen Ergebnissen verglichen. Parallel zur gesamten Programmentwicklung sind grundlegende Experimente zur Validierung vorgesehen. Diese Vorgehensweise erlaubt eine Programmentwicklung, die eng mit den Verhältnissen in einem technischen Spray orientiert ist.