Selektive katalytische Reduktion von Stickoxiden in Kraftfahrzeugen ...

4 Spray
Insgesamt besteht das Berechnungsgitter aus ca. 38 000 Hexaederzellen. Die Gas- und
Fluidtemperatur beträgt 298 K.
Die aerodynamische Weber-Zahl, welche mit der Gasdichte und der Relativgeschwindigkeit
zwischen Tropfen- und Gasphase gebildet wird, liegt nach dem Lamellenzerfall
deutlich unterhalb der Grenze für Sekundärzerfall. Diese liegt bei Wecrit =12
(z.B. Schmehl [102]). Das Spray wird deshalb direkt mit einer Tropfengrößenverteilung
initialisiert, welche durch eine Anpassung einer logarithmischen Normalverteilung
(Gleichung (4.9)) an PDA-Messungen bestimmt wird, siehe Abbildung 4.2. Der
Sauterdurchmesser D32 des Sprays beträgt ≈ 85 µm.
Anzahldichte [1/µm]
0.04
0.03
0.02
0.01
f(D) =
1
(ln D−µ)2
−
√ e 2σ
2πσD 2 (4.9)
0
0 50 100 150
Tropfendurchmesser [µm]
Abbildung 4.2: Tropfengrößenverteilung aus PDA-Messungen (Symbole) und Anpassung
mit logarithmischer Normalverteilung (Linie)
Die Lamelle am Spritzlochaustritt wird als Ringspalt modelliert. Der Penetrationsverlauf,
die Einspritzgeschwindigkeit und die Spraywinkel werden aus Gegenlichtaufnahmen
in einer Spraybox bestimmt. Das linke Schaubild in Abbildung 4.3 zeigt einen
Vergleich der gemessenen und berechneten Penetration mit einer erwartungsgemäßen
guten Übereinstimmung für Vor- und Hauptspray. Zu Beginn der Einspritzung verlässt
das Fluid aus dem Totvolumen nach der Drallkammer das Ventil ohne Drallgeschwindigkeit
und bildet das sogenannte Vorspray aus. Ein Vergleich der Sprayverteilung
über dem Spraywinkel ist in Abbildung 4.3 (rechts) gegeben. Man erkennt deutlich die
für ein Hohlkegelspray typische Massenverteilung. Um die dargestellte gute Übereinstimmung
zwischen Messung und Simulation zu erreichen, musste die Tropfeninitialisierung
angepasst werden. In FIRE [9] werden die Tropfen standardmäßig mit einer
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