Numerische Simulation von Hochgeschwindigkeitskavitation in Einspritzdüsen

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Günter H. Schnerr
• Fachliche Zuordnung: Strömungsmechanik
• Förderung: Förderung von 1998 bis 2007
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 5109210

Das vorgeschlagene Forschungsvorhaben befaßt sich zentral mit den durch die Mikrostruktur typischer Einspritzdüsen bedingten Besonderheiten kavitierender Düseninnenströmungen unter Einbeziehung der Kraftstoffeigenschaften und den erhöhten motorischen Betriebstemperaturen. Im Hinblick auf das Potential der hier neu entwickelten Volume-of-Fluid Methode (VOF) für die numerische Simulation kavitierender Strömungen soll ein Verfahren entwickelt werden, das in turbulenten Strömungen eine hochgenaue Identifizierung und Verfolgung der in der Strömung instationär entstehenden und wieder verschwindenden Phasengrenzen ermöglicht. Aufbauend aus Erfahrungen bei der Berechnung von Kavitationsvorgängen in hydraulischen Systemen (Pumpen, Turbinen etc.) wurde auf der Basis der VOF-Technik ein Berechnungsverfahren für reibungsfrei instationär kavitierende Strömungen entwickelt, das systematisch erweitert und anhand einschlägiger Experimente verifiziert werden soll. In engster Kooperation mit den Experimentatoren soll damit das Potential kavitierender Düseninnenströmungen zur Verbesserung der Spraybildung festgestellt werden. Mittels instationärer Druckrandbedingungen am Düseneintritt, Formvariationen des Düsenkanals und künstlich aufgeprägten Symmetriestörungen soll die Möglichkeit der Beeinflussung (Kontrolle) der Wechselwirkung zwischen Kavitation und Düseninnenströmung zur Stabilisierung und Verbesserung der Spraybildung untersucht werden.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 1061: Fluidzerstäubung und Sprühvorgänge