Selektive katalytische Reduktion von Stickoxiden in Kraftfahrzeugen ...
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4 Spray Lamellenzerfall deformiert und schwingen. Nicht-sphärische Tropfen werden bei der PDA-Messung nicht detektiert und führen zu einer unsicheren Statistik für große Tropfendurchmesser. Kleine Tropfen werden durch die Gasströmung beschleunigt, welche durch den Impulseintrag über das Spray induziert wird. Dieser Effekt wird in der Simulation überschätzt. Für Tropfengrößen zwischen 30 und 80 µm stimmen die berechneten Geschwindigkeiten gut mit den Messwerten überein. Die Abnahme des Sprayimpulses zwischen 30 mm und 50 mm Düsenabstand wird korrekt wiedergegeben. Der Vergleich zwischen berechneter Sprayform mit einer Gegenlichtvisualisierung in Abbildung 4.5 zeigt, dass die makroskopischen Sprayeigenschaften in der Simulation gut vorhergesagt werden. Zur Darstellung des Sprayverhaltens in der Simulation wird aus den kompletten Spraydaten eines jeden Zeitschrittes die Tropfenmasse in senkrechter Richtung zur gewünschten Projektionsebene für jede Zelle eines zuvor festgelegten Rasters aufsummiert und anschließend entsprechend der Masse in Graustufen konvertiert. Somit lässt sich eine den experimentellen Durchlichtaufnahmen ähnliche Massendarstellung des Sprays realisieren. Die Sprayparameter für das Drallventil sind in Tabelle 4.1 zusammengefasst. 10 mm Abbildung 4.5: Gegenlichtvisualisierung des Sprays von Schwarzenberg [106] (links) im Vergleich zur Simulation (rechts), 10 ms nach Beginn der Einspritzung 4.2.2 Spray mit Queranströmung Nachdem die Sprayparameter in ruhender Umgebung bestimmt wurden, wird der Einfluss der Queranströmung auf die Sprayausbreitung untersucht. Das Berechungsgebiet 54
Tabelle 4.1: Sprayparameter für das Drallventil 4.2 Sprayabgleich Tropfengröße logarithmische Normalverteilung mit µ = 3.19, σ = 0.694 Geschwindigkeit 18.2 m/s Halber Kegelwinkel 29 ◦ Spritzlochdurchmesser 0.55 mm Lamellendicke 0.09 mm von 94 x 94 x 1000 mm3 wird mit 73000 Hexaederzellen aufgelöst, wobei das Gitter im Bereich der Eindüsung kleinere Zellen hat. Die Sprayachse ist um 31◦ gegenüber der Horizontalen geneigt. In Abbildung 4.6 werden Laser-Lichtschnittvisualisierungen der berechneten Sprayausbreitung beispielhaft für zwei unterschiedliche Gasgeschwindigkeiten verglichen. Analog zu den Visualisierungen zeigen die Simulationsergebnisse nur das Spray im Bereich des Lichtschnitts. Kleine Tropfen werden aufgrund ihrer 20 mm 20 mm Abbildung 4.6: Lichtschnittvisualisierung des Sprays von Schwarzenberg [106] (links) im Vergleich zur Simulation (rechts) bei einer Queranströmung mit einer mittleren Geschwindigkeit von ūg = 25 m/s (oben) und ūg =50 m/s (unten), jeweils 10 ms nach Beginn der Einspritzung, Tg = 523 K geringen Trägheit von der Gasströmung stark umgelenkt und verbleiben im oberen Bereich des Kanals. Die großen Tropfen haben eine deutlich größere Penetration und erfahren nur eine geringe Umlenkung. Die unterschiedliche Ablenkung bei 25 m/s und 50 m/s Gasgeschwindigkeit wird in der Simulation im Vergleich zu den Messungen gut wiedergegeben. 55
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Tabelle 4.1: Sprayparameter für das Drallventil<br />
4.2 Sprayabgleich<br />
Tropfengröße logarithmische Normalverteilung mit µ = 3.19, σ = 0.694<br />
Geschw<strong>in</strong>digkeit 18.2 m/s<br />
Halber Kegelw<strong>in</strong>kel 29 ◦<br />
Spritzlochdurchmesser 0.55 mm<br />
Lamellendicke 0.09 mm<br />
<strong>von</strong> 94 x 94 x 1000 mm3 wird mit 73000 Hexaederzellen aufgelöst, wobei das Gitter<br />
im Bereich der E<strong>in</strong>düsung kle<strong>in</strong>ere Zellen hat. Die Sprayachse ist um 31◦ gegenüber<br />
der Horizontalen geneigt. In Abbildung 4.6 werden Laser-Lichtschnittvisualisierungen<br />
der berechneten Sprayausbreitung beispielhaft für zwei unterschiedliche Gasgeschw<strong>in</strong>digkeiten<br />
verglichen. Analog zu den Visualisierungen zeigen die Simulationsergebnisse<br />
nur das Spray im Bereich des Lichtschnitts. Kle<strong>in</strong>e Tropfen werden aufgrund ihrer<br />
20 mm<br />
20 mm<br />
Abbildung 4.6: Lichtschnittvisualisierung des Sprays <strong>von</strong> Schwarzenberg [106] (l<strong>in</strong>ks)<br />
im Vergleich zur Simulation (rechts) bei e<strong>in</strong>er Queranströmung mit<br />
e<strong>in</strong>er mittleren Geschw<strong>in</strong>digkeit <strong>von</strong> ūg = 25 m/s (oben) und ūg =50<br />
m/s (unten), jeweils 10 ms nach Beg<strong>in</strong>n der E<strong>in</strong>spritzung, Tg = 523 K<br />
ger<strong>in</strong>gen Trägheit <strong>von</strong> der Gasströmung stark umgelenkt und verbleiben im oberen<br />
Bereich des Kanals. Die großen Tropfen haben e<strong>in</strong>e deutlich größere Penetration und<br />
erfahren nur e<strong>in</strong>e ger<strong>in</strong>ge Umlenkung. Die unterschiedliche Ablenkung bei 25 m/s und<br />
50 m/s Gasgeschw<strong>in</strong>digkeit wird <strong>in</strong> der Simulation im Vergleich zu den Messungen gut<br />
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