Selektive katalytische Reduktion von Stickoxiden in Kraftfahrzeugen ...
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5 Spray/Wand-Interaktion<br />
Der Wärmeaustausch mit Wand und Gasphase ist durch<br />
˙Qi−f = αi−fAcell (Ti − Tf) (5.43)<br />
gegeben. Der Index i steht für Wand (w) und Gasphase (g). Die Berechnung der<br />
Wärmeübergangskoeffizienten αi−f wird im nächsten Abschnitt erläutert.<br />
Für e<strong>in</strong>e numerisch stabile Lösung und zur Auflösung der steilen Gradienten bei der<br />
Aufheizung und der Verdunstung werden die Filmenergiegleichung und die Verdunstungsrout<strong>in</strong>en<br />
<strong>in</strong> dieser Arbeit über e<strong>in</strong> adaptives Zeitschrittverfahren gekoppelt.<br />
5.5 Wandbeschreibung<br />
Das thermische Verhalten der Wand hat e<strong>in</strong>en großen E<strong>in</strong>fluss auf die Spray/Wand-<br />
Interaktion und die Wandfilmbildung. Im Folgenden wird auf die numerische Beschreibung<br />
der Wand und deren Randbed<strong>in</strong>gungen für den Fall e<strong>in</strong>er Rohrbewandung e<strong>in</strong>gegangen.<br />
Am Anfang stehen jedoch e<strong>in</strong>ige wichtige Vorüberlegungen zur Modellbildung.<br />
Die Rohrwand steht <strong>in</strong> Wechselwirkung mit dem Abgas, dem Film und der Umgebung.<br />
Weiterh<strong>in</strong> tritt Wärmeleitung <strong>in</strong>nerhalb der Rohrwand auf. Mit der heutigen Rechnerleistung<br />
e<strong>in</strong>er Workstation ist es möglich, etwa 103 Zeitschritte e<strong>in</strong>er 3-D-Simulation<br />
der <strong>Reduktion</strong>smittelaufbereitung <strong>in</strong> e<strong>in</strong>fachen Abgasanlagengeometrien <strong>in</strong> e<strong>in</strong>er Zeitdauer<br />
<strong>von</strong> e<strong>in</strong>igen Stunden bis zu wenigen Tagen zu berechnen. Bei Zeitschrittweiten<br />
<strong>von</strong> ca. 10−3 Sekunden können so maximal e<strong>in</strong>ige Sekunden Echtzeit berechnet werden.<br />
Da die üblichen Zeiten für die Spraykühlung <strong>in</strong> der Größenordnung <strong>von</strong> 101 − 102 Sekunden liegen (siehe Kapitel 5.7.2), können nicht alle physikalischen Phänomene<br />
<strong>in</strong>nerhalb der Rohrwand im Detail berücksichtigt werden. Der Temperaturunterschied<br />
zwischen der Außen- und Innenwand des Abgasrohrs kann vernachlässigt werden, da<br />
dessen Wärmedurchgangswiderstand deutlich ger<strong>in</strong>ger ist als der Wärmeübergangswiderstand<br />
der Konvektion (hw/λw