Statistische Beschreibung der Tropfengrößenverteilung bei stationären Zerstäubungsprozessen

The dispersion of spray drops within a two-phase-flow is signified by an deformable phase interface where material properties suddenly change. The process of atomisation could previously only be modelled for standard applications simultaneously coupled with substantial simulations. In this case the process of atomisation is not coupled to the direct numerical simulation (DNS) of the interaction between two liquids. The approach of disintegration is modelled by statistics, describing the probability of generating liquid droplets. Therefore consideration of potential time and length for an intact liquid core are supposed from standard applications 1, 2]. Using this way of describing atomisation is utilised in a CFD-Code and then compared with PDA-measurements to control the process capability of this implementation.

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Zusammenfassung  Zweiphasenströmungen zeichnen sich durch eine bewegliche und deformierbare Phasengrenze aus. An dieser Phasengrenze ändern sich die Stoffeigenschaften sprunghaft. Die Erfassung und Beschreibung dieser Grenzflächeneigenschaften ist sehr aufwendig, so dass die numerische Modellierung von Zerstäubungsprozessen bisher nur für exemplarische Einzelfälle eingesetzt wird. Bei dieser Simulation von Zerstäubungsprozessen ist ein hoher Rechenaufwand gegeben. Der Vorgang des Strahlzerfalls lässt sich, wie im Folgenden dargestellt, mittels Zerfallswahrscheinlichkeiten abbilden. Aerodynamische Grenzflächenbetrachtungen fließen bei dieser Betrachtungsweise nicht in das Modell ein. Bei der Verwendung von Zerfallswahrscheinlichkeiten werden Annahmen zu Länge und Zeit der intakten Strahllänge der flüssigen Phase getroffen, die sich aus ähnlichen technischen Fragestellungen in direkten numerischen Simulationen (DNS) ableiten lassen 1,2]. Durch Anwendung von statistisch erzeugten Tropfenspektren in einem Strömungscode und durch Messung mittels Phasen-Doppler-Anemometrie erfolgt die Überprüfung der Aussagefähigkeit des statistischen Modells.