Erfassung und Bewertung von Konzentrations-Inhomogenitäten von Tropfenverteilungen in Sprays

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Die lokale räumliche Struktur der Tropfenverteilung in Sprays wird für die Betrachtung der relevanten Impuls-, Wärme,- und Stoffübergänge in technischen Anwendungen der Fluidzerstäubung im allgemeinen als homogen angenommen. Dies trifft jedoch nur in sehr düsenfernen Bereichen zu, nach Durchlaufen einer ausreichend großen Homogenisierungsstrecke. Infolge des i.a. als mehrstufig angenommenen Fluid-Disintegrationsvorgangs bei der Zerstäubung (Primär- und Sekundärzerstäubung), sowie aufgrund der Wechselwirkung der Tropfen mit den verschiedenen Größenskalen der Fluidturbulenz und der Randwirbel des Sprays kann es jedoch zu signifikanten Konzentrations-Inhomogenitäten und Entmischungen der Tropfen in einem Spray kommen. Die hier im Rahmen des Forschungsvorhabens beizubringenden Informationen über Entstehung, Bewegung und Auflösung dieser Strukturen wird große Auswirkungen insbesondere auf die weitere Analyse und Modellbildung von Sprayströmungen haben, da das Austauschverhalten in der inhomogenen Sprayströmung von jenem der als homogen angenommenen Sprayströmung deutlich abweicht. Das Vorhaben untersucht den räumlichen Inhomogenitätszustand von Tropfen in Sprays von Standard-Zerstäubern, wie sie in technischen Anwendungen allgemein zu finden sind. Die Ursachen und Auswirkungen von räumlichen Tropfen-Ungleichverteilungen werden experimentell bestimmt und bewertet.