Post on 06-Feb-2018
Institut für Thermodynamik
der Luft- und Raumfahrt
Kondensstreifen
Zerstäubung Tropfen-Wand-
Stöße
Verdampfung/
Verbrennung
Tropfen-Tropfen-
Kollision
Brennkammer eines
Strahltriebwerkes
Institut für Thermodynamik
der Luft- und Raumfahrt
Numerik Experiment Validierung
Planung
Größe
Form
Geschwindigkeit
Temperatur
Dynamik
Form
Geschwindigkeitsfeld
Temperaturfeld
Druckfeld
Dynamik
Institut für Thermodynamik
der Luft- und Raumfahrt
Einzeltropfen (z.B. in beschleunigten Strömungen, Verdampfung)
Gasblasen
Tropfenkollision (Triebwerkstechnik, Verbrennungsmotoren,
Regentropfen, …)
Tropfensprays und Wandinteraktion
Unterkühlte Tropfen
Strahlzerfall
Tropfen in extremen Bedingungen
Institut für Thermodynamik
der Luft- und Raumfahrt
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
3-dimensionale Berechnung von Zweiphasenströmungen mit dem
am ITLR entwickelten CFD-Programm FS3D
Institut für Thermodynamik
der Luft- und Raumfahrt
Temperaturfeld bestimmt durch inneres Strömungsfeld
Großen Einfluss durch oszillierende Tropfenbewegungen
Institut für Thermodynamik
der Luft- und Raumfahrt
t=0.40 s t=0.80 s t=1.00 s t=1.05 s t=1.10 s t=1.15 s t=1.20 s
ZickZack förmige Aufstiegsbahn
3-dimensionaler, transienter Nachlauf
Institut für Thermodynamik
der Luft- und Raumfahrt
Laser
Tropfen
Mess-
kammer
Blitzlampe
CCD-
Kamera
CCD-
Kamera
Laserstrahl
Optische Levitation
eines Tropfens
Tropfen wird über Laser levitiert
Fallbewegung wird “eingefroren”
lange Messzeit
Institut für Thermodynamik
der Luft- und Raumfahrt
Tropfenkette
Tropfengeneratoren
Blitzlicht Linse
Linse
Kamera
Wand
reflektierte
Tropfen
Experimentaufbau
exp.:
num.:
exp.:
num.:
Vergleich der Ergebnisse
Institut für Thermodynamik
der Luft- und Raumfahrt
Tropfenballen in Queranströmung
Bag-Brakeup
Anströmung u
Tropfengenerator
Institut für Thermodynamik
der Luft- und Raumfahrt
Weg-Zeit Diagramm
Testbedingungen
pmax = 60 bar
Tmax > 2000 K
tTest ~ 2-5ms
Institut für Thermodynamik
der Luft- und Raumfahrt
Versuchbedingungen
Kammertemperatur: 900K
Kammerdruck: 20 bar
Einspritzdruck: 200bar
Testfluid: n-Dodekan (Kerosinersatzstoff)
40 000 Bilder/s
min max
Intensität
Institut für Thermodynamik
der Luft- und Raumfahrt
Ziele
Experimentelle Untersuchung zur Tropfenverdampfung in sub-,
trans- und überkritischen Bedingungen
Besseres Verständnis des grundlegenden physikalischen
Phänomene bei überkritischer Einspritzung
Heiz-
Patronen
Fenster
Tropfen-
generator
0 ms
10 ms
15 ms
20 ms
Aufbau Teststand
Testbedingungen
Tmax Kammer : 530 K
Tmax Azeton : 473,15 K
pmax Kammer : 63 bar
Institut für Thermodynamik
der Luft- und Raumfahrt
Hassan Gomaa (Hassan.Gomaa@itlr.uni-stuttgart.de)
Tropfen in beschleunigten Strömungen (num./exp.)
Hendrik Weking (Hendrik.Weking@itlr.uni-stuttgart.de)
Modellierung & Sim. von Gasblasen in Flüssigkeitsströmungen in FS3D (num.)
Christian Huber (Christian.Huber@itlr.uni-stuttgart.de)
Verdampfung von mehrkomponentigen Tropfen in FS3D (num.)
Norbert Roth (Norbert.Roth@itlr.uni-stuttgart.de)
Tropfen-Wand-Stöße, Tropfen-Tropfen-Stöße, Verdunstung von Tropfen (exp.)
Grazia Lamanna (Grazia.Lamanna@itlr.uni-stuttgart.de)
Tropfenverdampfung, Flashzerstäubung (num./exp.), Stoßrohr
Hend Kamoun (Hend.Kamoun@itlr.uni-stuttgart.de)
Flashzerstäubung (exp./num.)
Martin Sievers (Martin.Sievers@itlr.uni-stuttgart.de)
Splashing (num.)
Außerdem Studien- und Diplomarbeiten im Ausland (Europa, Übersee)
Institut für Thermodynamik
der Luft- und Raumfahrt
Philipp Rauschenberger (Philipp.Rauschenberger@itlr.uni-stuttgart.de)
Partikel in Fluidströmungen, Mehrphasenströmungen (num.)
Kathrin Eisenschmidt (Kathrin.Eisenschmidt@itlr.uni-stuttgart.de)
Tropfenverdampfung (num.)
Damien Bonin (Damien.Bonin@itlr.uni-stuttgart.de)
Unterkühlte Tropfen (exp.)
Chengxiang Zhu (Chengxiang.Zhu@itlr.uni-stuttgart.de)
Strahlenzerfall (num.)
Ernst Oldenhof (Ernst.Oldenhof@itlr.uni-stuttgart.de)
Tropfen in extremen Bedingungen (exp.), Stoßrohr
Florian Weckenmann(Florian.Weckenmann@itlr.uni-stuttgart.de)
Tropfen in überkritschen Bedingungen (exp.)
Woradej Manosroi (Woradej.Manosroi@itlr.uni-stuttgart.de)
Tropfenverdampfung (exp.)
Außerdem Studien- und Diplomarbeiten im Ausland (Europa, Übersee)