Selektive katalytische Reduktion von Stickoxiden in Kraftfahrzeugen ...

5 Spray/Wand-Interaktion
hierfür ist die genaue Kenntnis der Druckabhängigkeit der Siedetemperatur und somit
die Einsetzbarkeit bei höheren Drücken in der motorischen Gemischbildung, ein
Hauptfokus in den bisherigen Untersuchungen der Tropfen/Wand-Wechselwirkung.
Soweit nicht anders angegeben, werden obige Kennzahlen jeweils mit der wandnormalen
Geschwindigkeitskomponente gebildet.
5.2 Modellierung der Spray/Wand-Interaktion
In den meisten technisch relevanten Fragestellungen, wie z.B. der motorischen Gemischbildung
oder der Dosierung von HWL, sind die physikalischen Prozesse beim
Tropfen/Wand-Kontakt äußerst vielfältig. Neben den oben beschriebenen Einflussgrößen
kommen noch stochastische Effekte hinzu, die durch kleinste Störungen im Tropfen
oder an der Oberfläche induziert werden. Mit direkter numerischer Simulation lassen
sich heutzutage einzelne Fragestellungen bereits zufriedenstellend lösen, siehe z.B. Karl
et al. [54], Karl [53] oder Maichle et al. [76]. Für die Berechnung von Sprühstrahlen
mit einer Vielzahl von Einzeltropfen sind diese Methoden aufgrund des hohen numerischen
Aufwandes nicht einsetzbar. Für Sprayanwendungen wurden deshalb in der
Vergangenheit statistische Modelle zur Beschreibung des Wandkontakts in der Literatur
vorgestellt, die auf empirischen oder semi-empirischen Korrelationen aufbauen,
z.B. Naber und Reitz [85], Bai und Gosman [11], Stanton und Rutland [113, 114] und
Mundo et al. [83].
Die Anforderungen an die Modellierung der Spray/Wand-Wechselwirkung lassen sich
in zwei Abschnitte unterteilen:
1. Bestimmung des vorliegenden Regimes
2. Bestimmung der sekundären Tropfeneigenschaften
Im Falle von Tropfenzerfall müssen die sekundäre Tropfenmasse, die Tropfengröße und
-geschwindigkeit sowie der Austrittswinkel β und die seitliche Ablenkung Ψ bestimmt
werden, siehe Abbildung 5.1.
Erst in den letzten Jahren wurden - maßgeblich bedingt durch die Entwicklung direkteinspritzender
Brennverfahren - Modelle entwickelt, die auch den Einfluss einer
erhöhten Wandtemperatur explizit berücksichtigen, z.B. Senda et al. [107], Ashida
et al. [8] oder Kuhnke [68]. In der vorliegenden Arbeit wurde ein Spray/Wand-
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