Das Verhalten Von Mono- und Bifluiden Tropfen Unter Aerodynamischer Last : Eine Numerische Studie Mit SPH.

Intro -- Inhaltsverzeichnis -- Abbildungen -- Tabellen -- Symbole -- 1 Einleitung -- 2 Stand der Forschung -- 2.1 Phänomenologische Betrachtung von Tropfen unter aerodynamischer Last -- 2.2 Beschreibung von Tropfen unter geringer aerodynamischer Last -- 2.2.1 Tropfendeformation -- 2.2.2 Tropfenschwingung -- 2.2.2.1 Freie Formschwingungen von Tropfen -- 2.2.2.2 Analytische Beschreibung der Formschwingungen von Tropfen -- 2.2.3 Bewegungsgleichung -- 2.3 Numerische Untersuchungen aerodynamisch beaufschlagter Tropfen -- 2.3.1 Methoden zur Simulation von Mehrphasenströmungen -- 2.3.2 Numerische Studien zu aerodynamisch beaufschlagten Tropfen -- 2.4 Untersuchungen von Mehrphasenströmungen mit der SPH-Methode -- 2.5 Untersuchungen zur Zerstäubung von Emulsionen -- 3 Zielsetzung -- 4 Smoothed Particle Hydrodynamics -- 4.1 Mathematische Beschreibung von Mehrphasenströmungen -- 4.1.1 Erhaltungsgleichungen -- 4.1.2 Numerische Verfahren für Mehrphasenströmungen -- 4.2 Diskretisierung -- 4.3 Erhaltungsgleichung in SPH-Form -- 4.4 Inkompressibilität -- 4.5 Randbedingungen -- 4.5.1 Feste Begrenzungen -- 4.5.2 Durchlässige Rander -- 4.6 Mehrphasenströmung in SPH -- 4.6.1 Oberflächenspannung -- 4.6.2 Beschreibung von Dreiphasengrenzflächen -- 5 Modellentwicklung zur Beschreibung von Dreiphaseninteraktionen in SPH -- 5.1 Umsetzung des Dreiphaseninteraktions-Modells -- 5.2 Validierung des Fluid-Wand-Interaktionsmodells -- 5.3 Validierung des Drei-Fluid-Interaktionsmodells -- 6 Simulation der aerodynamischen Beaufschlagung von Tropfen -- 6.1 Rechengebiet und Randbedingungen -- 6.1.1 Simulationsablauf und Tropfeninitialisierung -- 6.1.2 Diskussion der räumlichen Auflösung -- 6.2 Simulationsübersicht -- 7 Monofluide Tropfen unter aerodynamischer Last -- 7.1 Deformationsverhalten bei unterkritischer aerodynamischer Belastung -- 7.1.1 Initiale Tropfendeformation.

7.1.2 Formschwingung -- 7.2 Frequenz- und Dämpfungsverhalten von Tropfenschwingungen -- 7.2.1 Analytische Betrachtung eines Feder-Masse-Dämpfer-Systems -- 7.2.2 Schwingungsverhalten der monofluiden Einzeltropfen -- 7.3 Tropfenbewegung bei unterkritischer aerodynamischer Last -- 7.4 Vergleich der Vorhersage der SPH-Methode und des NLTAB3-Modells über das Verhalten monofluider Tropfen -- 7.4.1 Einfluss des aerodynamischen Wirkungskoeffizienten -- 7.4.2 Vorhersage der Querdeformation und des Schwingungsverhaltens -- 7.4.3 Vorhersage der Tropfenbewegung -- 7.5 Tropfendeformation und -aufbruch bei überkritischer aerodynamischer Belastung -- 8 Bifluide Tropfen unter aerodynamischer Last -- 8.1 Einfluss von Wasser auf das Deformationsverhalten von Kraftstofftropfen bei unterkritischer aerodynamischer Belastung -- 8.2 Beeinflussung der Tropfenbewegung durch einen im Kraftstoff platzierten Wassertropfen -- 8.3 Einfluss des Volumenanteils des Wassers und der Fluidanordnung auf das Verhalten von bifluiden Einzeltropfen -- 9 Zusammenfassung und Ausblick -- Literatur -- Studentische Arbeiten -- Anhang -- A.1 Stoffwerte und Kontaktwinkel der n-Alkane zur Validierung des dynamisches Benetzungsverhaltens -- A.2 Fehlerabschätzung der mit SPH bestimmten statischen Kontaktwinkeln allgemeiner Drei-Fluid Interaktionen -- A.3 Einfluss der Ohnesorge Zahl auf die Trajektorie, Geschwindigkeit und Beschleunigung monofluider Einzeltropfen -- A.4 Frequenz- und Dämpfungsverhalten monofluider Einzeltropfen -- A.5 Vergleich der vorhergesagten Widerstandsbeiwerte mit Korrelationen aus der Literatur -- A.6 Vergleich der mit SPH und dem NLTAB3 Modell vorhergesagten Querausdehnung -- A.7 Auswertung der Spannungsanteile eine mit der SPH Methode vorhergesagten Wassertropfens -- A.8 Vergleich der Tropfentrajektorie und -geschwindigkeit vorhergesagt mit SPH und dem NLTAB3 Modell.

A.9 Vergleich des mit SPH und dem NLTAB3 Modell vorhergesagten Tropfenwiderstands -- A.10 Zeitliche Entwicklung der Quer- und Längsausdehnung bifluder Einzeltropfen -- A.11 Gegenüberstellung des Verhaltens mono- und bifluider Einzeltropfen während der initialen Deformation -- A.12 Tropfenbahn und -geschwindigkeit bifluider Einzeltropfen.

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