Institut für Thermodynamik der Luft- und Raumfahrt

Transkript

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2 Überblick

3 Kondensstreifen Brennkammer eines Strahltriebwerkes Zerstäubung Tropfen-Wand- Stöße Tropfen-Tropfen- Kollision Verdampfung/ Verbrennung

4 Experiment Validierung Planung Numerik Größe Form Geschwindigkeit Temperatur Dynamik Form Geschwindigkeitsfeld Temperaturfeld Druckfeld Dynamik

5 Einzeltropfen (z.b. in beschleunigten Strömungen, Verdampfung) Gasblasen Tropfenkollision (Triebwerkstechnik, Verbrennungsmotoren, Regentropfen, ) Tropfensprays und Wandinteraktion Unterkühlte Tropfen Strahlzerfall Tropfen in extremen Bedingungen

6 Numerik

7 3-dimensionale Berechnung von Zweiphasenströmungen mit dem am ITLR entwickelten CFD-Programm FS3D Programm Basiert auf Direkter Numerischer Simulation (DNS) bis zu 150 Millionen Gitterzellen pro Rechnung Benutzung der Supercomputer des Hochleistungs-Rechenzentrums (HLRS) der Universität Stuttgart komplett parallelisiert programmiert in Fortran 90

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10 Temperaturfeld bestimmt durch inneres Strömungsfeld Großen Einfluss durch oszillierende Tropfenbewegungen

11 ZickZack förmige Aufstiegsbahn 3-dimensionaler, transienter Nachlauf t=0.40 s t=0.80 t=1.00 t=1.05 t=1.10 t=1.15 t=1.20

12 Experiment

13 Laserstrahl Optische Levitation eines Tropfens Messkammer CCD- Kamera Tropfen Blitzlampe Tropfen wird über Laser levitiert Fallbewegung wird eingefroren lange Messzeit CCD- Kamera Laser

14 Vergleich der Ergebnisse Experimentaufbau exp.: num.: exp.: Linse Kamera reflektierte Tropfen Wand Linse Tropfengeneratoren Blitzlicht num.: Tropfenkette

15 Tropfenballen in Queranströmung Bag-Brakeup Tropfengenerator Anströmung u

16 Weg-Zeit Diagramm Testbedingungen pmax = 60 bar Tmax > 2000 K ttest ~ 2-5ms

17 Versuchbedingungen Kammertemperatur: 900K Kammerdruck: 20 bar Einspritzdruck: 200bar Testfluid: n-dodekan (Kerosinersatzstoff) Bilder/s min Intensität max

18 Ziele Experimentelle Untersuchung zur Tropfenverdampfung in sub-, trans- und überkritischen Bedingungen Besseres Verständnis des grundlegenden physikalischen Phänomene bei überkritischer Einspritzung Aufbau Teststand Testbedingungen Heiz- Patronen Tropfengenerator 0 ms 10 ms T max Kammer : 530 K T max Azeton : 473,15 K p max Kammer : 63 bar Fenster 15 ms 20 ms

19 S/D-Arbeiten

20 Hassan Gomaa Tropfen in beschleunigten Strömungen (num./exp.) Hendrik Weking Modellierung & Sim. von Gasblasen in Flüssigkeitsströmungen in FS3D (num.) Christian Huber Verdampfung von mehrkomponentigen Tropfen in FS3D (num.) Norbert Roth Tropfen-Wand-Stöße, Tropfen-Tropfen-Stöße, Verdunstung von Tropfen (exp.) Grazia Lamanna Tropfenverdampfung, Flashzerstäubung (num./exp.), Stoßrohr Hend Kamoun Flashzerstäubung (exp./num.) Martin Sievers Splashing (num.) Außerdem Studien- und Diplomarbeiten im Ausland (Europa, Übersee)

21 Philipp Rauschenberger Partikel in Fluidströmungen, Mehrphasenströmungen (num.) Kathrin Eisenschmidt Tropfenverdampfung (num.) Damien Bonin Unterkühlte Tropfen (exp.) Chengxiang Zhu Strahlenzerfall (num.) Ernst Oldenhof Tropfen in extremen Bedingungen (exp.), Stoßrohr Florian Tropfen in überkritschen Bedingungen (exp.) Woradej Manosroi Tropfenverdampfung (exp.) Außerdem Studien- und Diplomarbeiten im Ausland (Europa, Übersee)

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