Entwicklung Eines Smoothed Particle Hydrodynamics (SPH) Codes Zur Numerischen Vorhersage des Primärzerfalls an Brennstoffeinspritzdüsen.

Intro -- 1 Einleitung -- 2 Zerstäubung flüssiger Medien - Stand der Forschung -- 2.1 Theoretische und experimentelle Grundlagen -- 2.1.1 Zerstäuberinterne Effekte -- 2.1.2 Primär- und Sekundärzerfall -- 2.2 Numerische Beschreibung der Zweiphasenströmung -- 2.2.1 Simulationsmethoden für Mehrphasenströmungen -- 2.2.2 Wandfilm und Wellenbildung - numerische Betrachtung -- 2.2.3 Primär- und Sekundärzerfall - numerische Betrachtung -- 2.3 Smoothed Particle Hydrodynamics -- 2.3.1 Inkompressibilität -- 2.3.2 Dissipative Terme -- 2.3.3 Mehrphasenströmungen -- 2.3.4 Oberflächenspannung -- 2.3.5 Vor- und Nachteile der Smoothed Particle Hydrodynamics Methode -- 2.4 Zielsetzung -- 3 Strömungsmechanische Grundlagen -- 3.1 Erhaltung der Masse -- 3.2 Erhaltung des Impulses -- 3.2.1 Reibungsterm -- 3.3 Erhaltung der inneren Energie -- 3.4 Zustandsgleichung -- 4 Smoothed Particle Hydrodynamics -- 4.1 Ortsdiskretisierung -- 4.2 Räumliche Ableitungen -- 4.3 Glättungsfunktionen -- 4.4 Diskretisierung der Erhaltungsgleichungen -- 4.4.1 Erhaltung der Masse -- 4.4.2 Erhaltung des Impulses -- 4.4.3 Erhaltung der inneren Energie -- 4.5 Zustandsgleichung -- 4.6 Oberflächenspannung -- 4.6.1 Continuum Surface Force Modell -- 4.6.2 Intermolekulare Kräfte -- 4.7 Numerische Korrekturen -- 4.7.1 Stützstellenbewegung - XSPH -- 4.7.2 Dichtereinitialisierung -- 4.8 Randmodellierung -- 4.8.1 Feste / bewegte Wände -- 4.8.2 Symmetrische Randbedingungen -- 5 Implementierung des SPH Verfahrens -- 5.1 Programmaufbau -- 5.2 Nachbarsuche -- 5.2.1 Direkte Suche -- 5.2.2 Baumsuche -- 5.2.3 Listensuche -- 5.2.4 Gegenüberstellung der Suchalgorithmen -- 5.3 Zeitdiskretisierung -- 5.4 Limitierung des Zeitschritts -- 6 Modellvalidierung -- 6.1 Einphasen-Testfälle ohne Oberflächeneffekte -- 6.1.1 Stoßrohr -- 6.1.2 Kavitätsströmung -- 6.1.3 Couette Strömung -- 6.1.4 Taylor-Green-Wirbel.

6.2 Einphasen-Testfälle mit freier Oberfläche -- 6.2.1 Tropfenformation -- 6.2.2 Dammbruch - Zerfall einer Wassersäule -- 6.2.3 Generische Düsenströmung -- 6.2.4 Tropfen-Film-Interaktion -- 6.3 Zweiphasen-Testfälle -- 6.3.1 Tropfenformation -- 6.3.2 Tropfen in Scherströmung -- 6.4 Diskussion der Oberflächenspannungsmodelle -- 6.4.1 Einphasenströmungen mit freier Oberfläche -- 6.4.2 Mehrphasenströmungen -- 6.5 Zusammenfassende Beurteilung der Modellvalidierung -- 7 Zusammenfassung und Ausblick -- Literatur -- Anhang.

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