Instationäre Zerstäubung bei hohen Drücken

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Der Primärzerfall bei der Hochdruckzerstäubung ist ein komplexes Zusammenspiel verschiedener hoch instationärer physikalischer Phänomene. Der Zustand des Fluidstrahles am Düsenaustritt wird bestimmt vom Einspitzdruck, von der Düsenlochgeometrie, von der Kavitation im Düsenloch und vom Umgebungsdruck. Der nachfolgende primäre Strahlzerfall wird vor allem beeinflußt durch die in der Düse aufgeprägte Turbulenz und die Interaktion der flüssigen Phase mit dem umgebenden Gas über aerodynamische Kräfte. Bei den bisher bekannten Rechenverfahren zur numerischen Simulation der Einspritzvorgänge sind diese Teilmodelle an globale Parameter wie Strahleindringtiefe oder Tropfengrößenverteilung angepaßt worden, die aus Experimenten gewonnen wurden. Zur Verbesserung dieser empirischen Zerstäubungsmodelle ist eine experimentell/numerische Untersuchung geplant, bei der die Bildung der Fluidligamente und Tropfen mit einer zeitlich und örtlich hochauflösenden Meßtechnik erfaßt werden soll. Parallel hierzu wird durch Lösen der instationären, dreidimensionalen Erhaltungsgleichungen in der Art der direkten numerischen Simulation der Flüssigkeitsstrahl und das umgebende Strömungsfeld mit einem Volumen-of-Fluid-Verfahren bis zur Abscherung der Ligamente berechnet. Die sich ablösenden Fluidanteile werden statistisch aufbereitet, mit den Meßwerten verglichen und liefern die Randbedingungen für sich anschließende numerische Verfahren zur eigentlichen Strahlberechnung mit den sekundären Zerfallsvorgängen.