Experimentelle Untersuchung des Primärzerfalls an generischen luftgestützten Zerstäubern unter Hochdruckbedingungen

Forschungsberichte aus dem Institut für Thermische Strömungsmaschinen, Bd. 75/2019

Sebastian Gepperth

ISBN 978-3-8325-4854-4
188 pages, year of publication: 2019
price: 42.50 €
Experimentelle Untersuchung des Primärzerfalls an generischen luftgestützten Zerstäubern unter Hochdruckbedingungen

Einen maßgeblichen Einfluss auf die Reduktion der Schadstoffemissionen in neuen Triebwerksgenerationen hat die Kraftstoffaufbereitung in der Brennkammer. Hierzu werden verstärkt luftgestützte filmlegende Zerstäuber eingesetzt. Um die Entwicklung neuer Zerstäuberdüsen zu verbessern und zu beschleunigen, ist ein besseres Verständnis des Zerstäubungsprozesses und die Bestimmung der dominierenden Prozessparameter zwingend erforderlich.

An diesem Punkt setzt die vorliegende Arbeit an. Um die in industriell eingesetzten, rotationssymmetrischen Zerstäubern sich überlagernden Effekte zu trennen, werden die experimentellen Untersuchungen an abstrahierten, ebenen luftgestützten Modellzerstäubern mit Filmlegern durchgeführt. Analysiert wird hierbei der Einfluss der Zerstäubergeometrie, der physikalischen Eigenschaften diverser Ersatzkraftstoffe und einer Erhöhung des Umgebungsdrucks auf den Primärzerfall.

Durch die gezielte Kombination dieser Parameter ist es möglich, die dominierenden Prozessgrößen, die am Zerfallsvorgang beteiligt sind, zu identifizieren. Basierend auf den experimentellen Daten werden Korrelationen entwickelt, die ohne weitere Skalierung für einen sehr weiten Betriebsbereich bei der Entwicklung neuer Zerstäuber eingesetzt werden können. Durch moderne bildgebende Messsysteme und eine entsprechende Nachverarbeitung der aus den Aufnahmen gewonnen Informationen ist es zudem möglich, zeitlich und räumlich hochaufgelöste Ergebnisse im Primärzerfallsbereich zu erhalten. Diese Daten können für die Validierung neuartiger numerischer Methoden eingesetzt werden können.