Selektive katalytische Reduktion von Stickoxiden in Kraftfahrzeugen ...

nete Kühlwirkung und die Ausbreitung des Wandfilms durch die angreifende Schubspannung
der Gasphase konnten anhand der Temperaturmessungen überprüft werden,
welche die Simulationsergebnisse stützen. Der Wandfilm wird mit einem Zwei-
Komponenten-Ansatz beschrieben, welcher eine Aussage über die Harnstoffverteilung
im Wandfilm erlaubt.
Der Einfluss der Wandtemperatur und der kinetischen Energie der Tropfen auf das
Wand-Interaktionsregime wurde mit Durchlichtvisualisierungen an Tropfenketten untersucht.
Die Ergebnisse lassen sich anhand der dimensionslosen Wandtemperatur
T ∗ = Tw/Tsat und der Kenngröße K = We1/2Re1/4 in unterschiedliche Regime ein-
teilen. Es treten die Regime Deposition (K klein, T ∗ klein), Splash (K groß, T ∗ klein),
Rebound (K klein, T ∗ groß) und thermisch bedingter Breakup (K groß, T ∗ groß) auf.
Der Übergang von kalter Wand (T ∗ klein) zu heißer Wand (T ∗ groß) lässt sich mit den
Übergangsregimen partieller Rebound (K klein, T ∗ mittel) und partieller Breakup (K
groß, T ∗ mittel) beschreiben. Die kritischen K-Zahlen für den Übergang zwischen den
aufgeführten Regimen zeigen eine Übereinstimmung für Wasser und Harnstoffwasserlösung.
In der Temperaturabhängigkeit der Regimegrenzen gibt es jedoch deutliche
Unterschiede zwischen Wasser und Harnstoffwasserlösung. Die kritische Grenztempe-
ratur T ∗ crit, welche die Grenze zwischen benetzenden und nicht benetzenden Regimen
beschreibt, nimmt mit steigender Harnstoffkonzentration zu. Diese wurde für Was-
ser zu T ∗ crit = 1.19 und für Harnstoffwasserlösung zu T ∗ crit = 1.37 ermittelt, was die
Ergebnisse aus der Spraykühlung stützt.
Mit Gegenlichtvisualisierungen wurde das Sprayverhalten beim Wand-Kontakt untersucht.
An der kalten Wand zeigen Wasser und Harnstoffwasserlösung nahezu identisches
Verhalten. Während die wandnormale Eindringtiefe für die kalte und die heiße
Wand ähnlich groß ist, nimmt die radiale Eindringtiefe des sekundären Sprays mit
steigender Wandtemperatur deutlich zu. Der Übergang von kalter zur heißer Wand
findet bei Harnstoffwasserlösung im Vergleich zu Wasser bei höheren Temperaturen
statt. Dies bekräftigt die Ergebnisse der Tropfenkettenvisualisierungen.
Ein für die Benzindirekteinspritzung aufgestelltes Spray/Wand-Interaktionsmodell
wurde für Harnstoffwasserlösung erweitert. Die makroskopsischen Sprayeigenschaften
aus den Gegenlichtvisualisierungen können mit dem Spray/Wand-Interaktionsmodell
für verschiedene Auftreffwinkel und Wandtemperaturen gut wiedergegeben werden.
Abschließend wird die Modellierung der Prozesskette an einer realen Abgasgeometrie
anhand der wichtigsten Kenngröße für den NOx-Umsatz, der Reduktionsmittelvertei-
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