Selektive katalytische Reduktion von Stickoxiden in Kraftfahrzeugen ...

5.4 Wandfilm
Wärmemenge tritt als Quellterm in der Energiegleichung für die entsprechende Wandzelle
auf.
5.4 Wandfilm
Durch die Ablagerung von Tropfen kann sich ein Wandfilm ausbilden. Im Folgenden
werden die Modellierungsansätze für die Anwendung bei der HWL-Einspritzung
erläutert. In FIRE [9] wird der Wandfilm mit einer 2-dimensionalen Finiten-Volumen-
Methode behandelt. Gasphase und Wandfilm werden dabei als separate Phasen betrachtet,
welche über semi-empirische Randbedingungen miteinander gekoppelt sind.
Der Film wird durch die angreifende Schubspannung, die Gravitation und durch Druckkräfte
transportiert, wobei analytische Filmgeschwindigkeitsprofile anstatt einer Impulsgleichung
verwendet werden. Weitere Modellannahmen sind:
• die Filmdicke ist im Vergleich zum Strömungsquerschnitt der Gasphase gering,
somit ist keine geometrische Gitteranpassung notwendig
• die Welligkeit des Films wird durch eine der Filmhöhe überlagerte Rauigkeit
beschrieben
• die Filmoberfläche ist parallel zur Wand
• Trägheitskräfte und seitliche Scherkräfte können aufgrund der geringen Filmhöhen
und Geschwindigkeiten vernachlässigt werden
• die Wandtemperatur ist unterhalb der Siedetemperatur
Für die HWL-Anwendung ergeben sich gegenüber dem ursprünglichen Einsatzgebiet
der Saugrohreinspritzung weitere Anforderungen an die Wandfilmmodellierung.
Der Einfluss des gelösten Harnstoffs im Wandfilm auf den Filmtransport sowie den
Stoff- und Wärmeübergang wird durch die Einführung einer Zwei-Komponenten-
Formulierung berücksichtigt. Die Korrelationen für den Stoff- und Wärmeübergang
werden für Wandtemperaturen zwischen Siedepunkt und Leidenfrostpunkt von HWL
erweitert. Die Energiegleichung des Wandfilms wird mit einem adaptiven Zeitschrittverfahren
gelöst und mit der Energiegleichung der Wand gekoppelt.
77