Ein stetig steigender Fundus an Informationen ist heute notwendig, um die immer komplexer werdende Technik heutiger Kraftfahrzeuge zu verstehen. In immer schnelleren Zyklen verbreitet sich aktuelles Wissen gerade aus Konferenzen, Tagungen und Symposien in die Fachwelt. Den raschen Zugriff auf diese Informationen bietet diese Reihe Proceedings. Sie stellt das erforderliche spezielle Wissen in der Systematik der Konferenzen und Tagungen zusammen als Buch in Springer.com wie auch elektronisch in SpringerLink und Springer Professional bereit.
Aktualisiert: 2023-06-16
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Aktualisiert: 2023-06-16
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Im vorliegenden band der Veröffentlichungsreihe untersucht Herr Meier aufbauend auf zahlreichen früheren Arbeiten am Institut für Thermische Strömungsmaschinen den luftgestützten Zerfall von Flüssigkeitsfilmen. Diese Art des Flüssigkeitszerfalls spielt in vielen technischen Anwendungen wie beispielsweise der Brennstoffzerstäubung in Gasturbinen oder verbrennungsmotoren eine wesentliche Rolle. Durch intensive experimentelle Analyse der dorminierenden Zerfallsvorgänge gelingt Herrn Meier die Formulierung eines Zerfallsmodells zur Beschreibung der relevanten Tropfenstartbedingen. Mit Hilfe dieses Moedells kann eine wesentliche Lücke in der konsistenten numerischen Simulation der bildung und Ausbreitung von Sprühstrahlen geschlossen werden. dies stellt eine erhebliche Verbesserung in der Auslegung solcher Zerstäubungskonzepte und damit die Möglichkeit zur Reduktion von Entwicklungszeit und Entwicklungskosten in Aussicht.
Aktualisiert: 2023-05-15
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Luftgestützte Zerstäuberdüsen, sogenannte "Airblast-Atomizer", werden als wesentliches Element der Verbrennungsführung in Brennkammern moderner Flugtriebwerke zur Zerstäubung von flüssigen Kraftstoffen eingesetzt. Während vergleichsweise umfassende Informationen über das Zerstäubungsverhalten unter stationären Bedingungen vorliegen, sind die Auswirkungen einer instationären Luftströmung aufgrund von Brennkammerschwingungen auf den Gemischbildungsvorgang weitgehend unbekannt.
Mit Hilfe umfangreicher phasenaufgelöster Messungen des schubspannungsgetriebenen Flüssigkeitsfilms innerhalb der Düse, der oszillierenden Luftströmung, der Zerfallsstruktur an der Zerstäuberkante und des erzeugten Brennstoffsprays im Nahfeld der Düse werden in dieser Arbeit wesentliche Wirkmechanismen der instationären Zerstäubung identifiziert.
Damit wird das Verständnis des Einflusses der transienten Gemischbildung auf die Ausbildung thermoakustischer Verbrennungsschwingungen in schadstoffarmen Brennkammern von Flugtriebwerken und Gasturbinen wesentlich verbessert. Die Erweiterung des Particle Tracking Verfahrens (PTV) zur Charakterisierung der Zweiphasenströmung unmittelbar an der Zerstäuberlippe der Brennstoffdüse eröffnet die Möglichkeit zur quantitativen Erfassung der Dispersion asphärischer Tropfen und komplex geformter Ligamente. Dieser Bereich blieb dem bisher häufig eingesetzten Phasen Doppler Anemometer (PDA) verschlossen.
Aktualisiert: 2023-05-15
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Die vorliegende Dissertation setzt sich mit der Zerstäubung von Flüssigkeiten auseinander. Das Hauptaugenmerk liegt auf der Entwicklung eines zeitlich modulierenden Zerstäubungsverfahrens für die Erzeugung sehr feiner Sprays bei kleinen Durchsätzen der zerstäubten Flüssigkeit. Das entwickelte Verfahren basiert auf der Erzeugung monodisperser Tropfenketten durch den kontrollierten Zerfall von Flüssigkeitsstrahlen. Diese Primärtropfen zerspritzen durch den Aufprall auf einen Prallkörper in deutlich kleinere Sekundärtröpfchen und bilden dadurch ein sehr feines Spray. Experimente zur Tropfenprallzerstäubung zeigten, dass diese im Vergleich mit anderen Zerstäubungsmechanismen, insbesondere bei kleinen Durchsätzen, die kleinsten Tröpfchen liefert.
Zusätzlich sind einige Grundlagenuntersuchungen auf dem Gebiet der Mehrphasenströmungen beschrieben. Es wurde die existierende Theorie für den ersten windinduzierten Zerfall von Flüssigkeitsstrahlen um die Berücksichtigung der axialsymmetrischen Grenzschicht in der Strahlumgebung erweitert. Für den pulsartig angeregten Strahlzerfall konnte ein Zusammenhang zwischen den mechanischen Schwingungsamplituden des Düsenhalters und der strömungsmechanischen Anfangsstörung des Strahlzerfalls hergestellt werden.
Aktualisiert: 2020-09-10
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In der vorliegenden Arbeit werden die Zerstäubungseigenschaften eines kommerziellen Hochrotationszerstäubers bei der Automobilserienlackierung unter dem Einfluss eines Fokussierluftsystems analysiert. Die Auswirkungen verschiedener Parameter auf den Strahlzerfall, die Tropfengröße und die Tropfenbewegung stehen dabei im Fokus der Arbeit.
Als Methoden kommen sowohl Experiment als auch modelltheoretische Untersuchungen zum Einsatz. Dazu wird ein bestehendes physikalisches-mathematisches Modell auf die Betriebsbereiche des Hochrotationszerstäubers mit einer axialen Gasströmung erweitert. Die fehlenden Randbedingungen werden anhand experimentellen und numerischen Untersuchungen ermittelt.
Für den untersuchten Parameterbereich liegt eine gute Übereinstimmung des experimentell ermittelten Strahlradius, der Strahlbahn und der mittleren Tropfengröße mit den Berechnungen aus dem physikalisch-mathematischen Modells vor. Als Methode kommt bei den Experimenten die Bildauswertung von Schattenlichtbildern für die Analyse des Strahlzerfalls und die Laserbeugungsspektrometrie für die Tropfengrößenmessung zum Einsatz.
Für eine ganzheitliche Betrachtung des Sprays sind zudem Kenntnisse der Tropfenbewegung essentiell, da Ausbreitung der Tropfen im Zusammenhang mit dem Lackierergebnis steht. Für diese Analyse wird ein dreidimensionales Laser-/ Phasen-Doppler-Anemometer verwendet.
Aktualisiert: 2020-01-15
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Aktualisiert: 2023-01-26
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Aktualisiert: 2023-03-14
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Aktualisiert: 2023-03-14
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Aktualisiert: 2023-04-15
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In vielen industriellen Prozessen ist das Erzeugen von kleinen, möglichst gleichgroßen Tropfen notwendig. Dies kann z.B. über den Einsatz von Düsen geschehen. Eine besondere Form ist hierbei die pneumatische Zweistoffdüse. Die eingebrachten Gasströme liefern die hauptsächliche Zerstäubungsenergie und ermöglichen auf diese Weise das Zerstäuben komplexerer Fluide.
In dieser Arbeit werden zwei verschiedene Konzepte verfolgt. Zum einen wird der Zerfall von Flüssigkeitsstrahlen betrachtet, da die sich hier einstellende Tropfengrößenverteilung verhältnismäßig eng ist. Der Flüssigkeitsstrahl wird durch eine mit Gas überströmte Gerinneströmung mit vollständiger Phasentrennung erzeugt. Durch die Gasüberströmung ist es möglich auch für kleine Volumenströme einen Flüssigkeitsstrahl zu erhalten. Der Kanal ist in dieser Anwendung konisch gestaltet, um eine gleichmäßige Beschleunigung der beiden Phasen zu realisieren.
Der zweite Teil befasst sich mit Sonderformen der innenmischenden Zweistoffdüse mit vorvermischten Phasen. Vor allem zum Erreichen kleiner Tropfengrößen ist bei den handelsüblichen Bauformen ein hoher Gasanteil unumgänglich. Dieser führt, genauso wie eine hohe Flüssigkeitsviskosität, zu einem unerwünschten Pulsieren des Sprühs. Die sich ergebende Tropfengröße ist nicht mehr konstant und weist eine breite Verteilung auf. Die Pulsation beruht dabei auf einer ungleichmäßigen Vermischung der flüssigen und gasförmigen Phase. An diesem Punkt setzt das neue Düsenkonzept an. Die Flüssigkeit wird über mehrere Kapillaren in die Mischkammer geführt und tritt dort mit der Zerstäuberluft in Kontakt. Es werden die Einflüsse von geometrischen Veränderungen der Düse auf die Tropfengrößenverteilung und auf die Strömung im Inneren gezeigt. Zudem wird der Einfluss eines dispersen Gasanteils in der Flüssigkeitsvorlage in Modellversuchen und während des Sprühens mit der Düse betrachtet. In einem letzten Schritt wird eine kommerzielle Düse soweit modifiziert, dass diese nach dem Ziehdüsenprinzip arbeitet.
Aktualisiert: 2018-07-31
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In der vorliegenden Arbeit werden drallstabilisierte vorgemischte Flammen unter Verwendung von Kerosin als typischen flüssigen Brennstoff, wie er in Flugtriebwerksbrennkammern eingesetzt wird, untersucht. Der Schwerpunkt der durchgeführten Untersuchungen liegt auf der Charakterisierung des erzeugten Strömungsfeldes bei realistischen Reynoldszahlen und auf den Detailprozessen, die zum Wirbelaufplatzen führen bzw. dieses verhindern. Mit der systematischen Analyse der Wirbeltransportgleichung bzw. der axialen Komponente der Impulsgleichungen werden wesentliche Aspekte und Mechanismen, die für die Ausbildung einer Rezirkulationszone in der Brennkammer verantwortlich sind, identifiziert und erklärt. LES-Rechnungen und laseroptische Untersuchungen zeigen dabei den besonderen Einfluss des turbulenten Impulsaustauschs innerhalb des Mischrohrs der Düse. Mit Hilfe eines vereinfachten Modells wird ein Ansatz zur Verfügung gestellt, um das Phänomen des Wirbelaufplatzens für Brennstoffdüsen mit äußerem Drallgenerator und innerem Axialstrahl basierend auf Geometriegrößen vorherzusagen. Neben der reinen Aerodynamik wird Zerstäubungsverhalten der eingesetzten Primärzerstäuber sowie das Emissions- und Stabilitätsverhalten der Düse unter realen Brennkammerbedingungen, d.h. Druck, Temperatur und Stöchiometrie, analysiert. Damit werden Parameter untersucht, die für die Auslegung von schadstoffarmen Brennkammern für Flugtriebwerke von entscheidender Bedeutung sind.
Aktualisiert: 2022-12-21
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Aktualisiert: 2023-04-04
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