Untersuchungen zum Strahlzerfall von Flüssigkeitsstrahlen

16 Januar 2023

Prof. Markus Klein, Professur für numerische Methoden in der Luft- und Raumfahrt am Institut für angewandte Mathematik und wissenschaftliches Rechnen hat das Projekt "DNS Charakterisierung und LES Modellierung des Primär- und Sekundärzerfalls strukturviskoser Flüssigkeitsstrahlen" bei der Deutschen Forschungsgemeinschaft eingeworben.

Laufzeit: 01.10.2022 bis 30.09.2025
Förderung: Deutsche Forschungsgemeinschaft e. V. (DFG), DFG-Sachbeihilfe

Fluidzerstäubung ist ein grundlegender technischer Prozess mit so unterschiedlichen Anwendungen wie der Kraftstoffeinspritzung in Verbrennungssystemen, dem Aufbringen von Insektiziden, medizinischen Sprays, Kühlung in Reaktoren, Lackierung von Bauteilen, Sprühtrocknung, Brandbekämpfung und vieles mehr. In vielen Anwendungen (z. B. bei der Lackierung oder in medizinischen Sprays) kommen dabei nicht-Newtonsche Flüssigkeiten zum Einsatz. Im Rahmen dieses Antrags werden grundlegende, detaillierte numerische Untersuchungen zum Strahlzerfall von Flüssigkeitsstrahlen durchgeführt, die ein nicht-Newtonsches Verhalten aufweisen. Die hier durchgeführten Arbeiten widmen sich dabei sowohl scherverdünnenden als auch thixotropischen Flüssigkeiten. Die numerischen Untersuchungen gliedern sich in Direkte Numerische Simulationen (DNS) und Large Eddy Simulationen (LES). Für die Beschreibung der Mehrphasenströmung wird hierbei die Volume of Fluid (VOF) Methode benutzt. Mit Hilfe der DNS Rechnungen werden grundlegende Zerfallsmechanismen im Flüssigkeitsstrahl detailliert analysiert. Hieraus werden für die LES benötigte Modelle abgeleitet.

^{Bild: © gettyimages/kyoshino}