Wie Tröpfchen entstehen

By Oliver Krüger 3 Wochen ago

OsciJets Spraybildung im Detail

Wie erreicht die OsciJet-Düse ihre Leistung? Um dieser Frage auf den Grund zu gehen, wurden in einem Gemeinschaftsprojekt der TU Berlin (Fachgebiet für Experimentelle Strömungsmechanik) und der FDX Fluid Dynamix GmbH hochauflösende Simulationen und Experimente durchgeführt – mit dem Ziel, die physikalischen Mechanismen, die zum Aufplatzen und der Tröpfchenbildung des flüssigen Strahls hinter der Düse führen, zu erforschen. Wie für Spraybildung im Allgemeinen, spielt die Entwicklung hydrodynamischer Instabilitäten auch hierbei eine wichtige Rolle, da sie zur Destabilisierung der Strahloberfläche des Freistrahls führen. Im OsciJet-Spray, wird die Bildung dieser Instabilitäten zusätzlich durch die Oszillation, also durch die Schwingung die die Düse erzeugt, verstärkt. Dadurch zerfällt die Flüssigkeit effektiv zu Tröpfchen und verteilt sich dabei auch noch großflächig. Die Ergebnisse der Studie wurden im Jorunal „Physics of Fluids“ (https://aip.scitation.org/doi/10.1063/1.5029772) publiziert.

Spray Simulation

Die Durchführung von detaillierten numerischen Strömungssimulationen ist zwar sehr aufwendig, hilft aber dabei die Mechanismen beim Strahlaufplatzen von Sprays zu identifizieren. Das Video auf der rechten Seite zeigt das Rendering einer Spray-Simulation. Der Freistrahl dringt von links in das Rechengebiet ein und bricht dann aufgrund von Strömungsinstabilitäten im weiteren Verlauf in Tröpchfen auf. Die Simulation wurde auf einem Supercomputer auf 80 CPU Kernen durchgeführt und lief über anderthalb Monate Rechenzeit.

Update (03.08.2018)

Wir freuen uns sehr das unser Paper für die Titelseite des Physics of Fluids Journals ausgewählt wurde.

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