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Zerstäubung

Übersicht

Zerstäubungsprozesse finden in der Industrie vielfältige Anwendung. Sowohl im medizinischen Sektor, in der Prozessindustrie als auch in der Energietechnik sind diese unerlässlich, um die Oberfläche von Flüssigkeiten zu vergrößern. Insbesondere in der Energietechnik werden luftgestützte Zerstäuber eingesetzt, da diese eine flexible Regelung für gleichbleibende Sprayqualität bei variierenden Betriebspunkten zulassen. Deshalb sind in Flugtriebwerken luftgestützte Zerstäuber besonders attraktiv.

Physikalisch kennzeichnet sich der Zerstäubungsprozess durch komplexe dynamische Phänomene aus, die bislang eine geschlossene analytische Beschreibung verhindern (siehe Abbildung). Da der Prozess ferner chaotischer Natur ist und somit starke räumliche und zeitliche Skalenunterschiede vorliegen, streben wir eine adäquate statistische Beschreibung an, um industrielle Designtools zu verbessern.

Vision

Um den statistischen Charakter besser beschreiben zu können, verfolgen wir am Institut einen kombinierten experimentellen und numerischen Entwicklungsansatz. Es kommen dabei aus experimenteller Sicht diverse Verfahren zum Einsatz:

  • Laser Doppler Anemometrie
  • Phasen Doppler Anemometrie
  • Particle Image Velocimetry
  • Shadowgraphy
  • Particle and Ligament Tracking Velocimetry
  • Laser Focus Displacement

Im numerischen Bereich hingegen fokussieren wir uns auf eine mehrphasen Smoothed-Particle-Hydrodynamics (SPH) Methode. Hierfür haben wir eigenständig einen massiv parallelisierten Code entwickelt.

Basierend auf den akquierierten Daten ergeben sich neue detaillierte Einblicke in die Zerstäubungsphysik, welche maßgebliche Grundlage für neue verbesserte Modelle sind.