Selektive katalytische Reduktion von Stickoxiden in Kraftfahrzeugen ...
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4 Spray<br />
Insgesamt besteht das Berechnungsgitter aus ca. 38 000 Hexaederzellen. Die Gas- und<br />
Fluidtemperatur beträgt 298 K.<br />
Die aerodynamische Weber-Zahl, welche mit der Gasdichte und der Relativgeschw<strong>in</strong>digkeit<br />
zwischen Tropfen- und Gasphase gebildet wird, liegt nach dem Lamellenzerfall<br />
deutlich unterhalb der Grenze für Sekundärzerfall. Diese liegt bei Wecrit =12<br />
(z.B. Schmehl [102]). Das Spray wird deshalb direkt mit e<strong>in</strong>er Tropfengrößenverteilung<br />
<strong>in</strong>itialisiert, welche durch e<strong>in</strong>e Anpassung e<strong>in</strong>er logarithmischen Normalverteilung<br />
(Gleichung (4.9)) an PDA-Messungen bestimmt wird, siehe Abbildung 4.2. Der<br />
Sauterdurchmesser D32 des Sprays beträgt ≈ 85 µm.<br />
Anzahldichte [1/µm]<br />
0.04<br />
0.03<br />
0.02<br />
0.01<br />
f(D) =<br />
1<br />
(ln D−µ)2<br />
−<br />
√ e 2σ<br />
2πσD 2 (4.9)<br />
0<br />
0 50 100 150<br />
Tropfendurchmesser [µm]<br />
Abbildung 4.2: Tropfengrößenverteilung aus PDA-Messungen (Symbole) und Anpassung<br />
mit logarithmischer Normalverteilung (L<strong>in</strong>ie)<br />
Die Lamelle am Spritzlochaustritt wird als R<strong>in</strong>gspalt modelliert. Der Penetrationsverlauf,<br />
die E<strong>in</strong>spritzgeschw<strong>in</strong>digkeit und die Sprayw<strong>in</strong>kel werden aus Gegenlichtaufnahmen<br />
<strong>in</strong> e<strong>in</strong>er Spraybox bestimmt. Das l<strong>in</strong>ke Schaubild <strong>in</strong> Abbildung 4.3 zeigt e<strong>in</strong>en<br />
Vergleich der gemessenen und berechneten Penetration mit e<strong>in</strong>er erwartungsgemäßen<br />
guten Übere<strong>in</strong>stimmung für Vor- und Hauptspray. Zu Beg<strong>in</strong>n der E<strong>in</strong>spritzung verlässt<br />
das Fluid aus dem Totvolumen nach der Drallkammer das Ventil ohne Drallgeschw<strong>in</strong>digkeit<br />
und bildet das sogenannte Vorspray aus. E<strong>in</strong> Vergleich der Sprayverteilung<br />
über dem Sprayw<strong>in</strong>kel ist <strong>in</strong> Abbildung 4.3 (rechts) gegeben. Man erkennt deutlich die<br />
für e<strong>in</strong> Hohlkegelspray typische Massenverteilung. Um die dargestellte gute Übere<strong>in</strong>stimmung<br />
zwischen Messung und Simulation zu erreichen, musste die Tropfen<strong>in</strong>itialisierung<br />
angepasst werden. In FIRE [9] werden die Tropfen standardmäßig mit e<strong>in</strong>er<br />
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