Tropfendynamik in Wandnähe - Möglichkeiten und Limitierungen von grenzflächenauflösenden Simulationen = Drop dynamics near walls − achievements and limitations of interface-resolving simulations

Die Interaktion von Sprays mit einer Wand ist für zahlreiche technische Anwendungen von Bedeutung. Während sie bei der Sprühkühlung und -beschichtung Grundlage des Verfahrens ist, ist sie bei der direkten Kraftstoffeinspritzung in Verbrennungsmotoren und der Einspritzung von Wasser-Harnstoff-Lösung in das Abgasreinigungssystem von Dieselfahrzeugen unerwünscht und ihr Einfluss damit zu minimieren. In allen diesen Fällen stellt die Wechselwirkung eines Einzeltropfens mit der trockenen oder benetzten Wand den fundamentalen physikalischen Prozess dar, den es zu verstehen gilt, um die jeweilige technische Anwendung in dem gewünschten Sinne zu optimieren. Dies ist umso wichtiger, als neuartige Bearbeitungstechniken zunehmend die gezielte chemische und topologische Strukturierung von Oberflächen ermöglichen.

Zur Generierung des notwendigen grundlegenden Verständnisses bieten sich in Ergänzung zu Experimenten insbesondere grenzflächenauflösende („direkte“) numerische Simulationen an. In der letzten Dekade wurden hierzu verschiedene leistungsfähige numerische Methoden entwickelt und zum Teil in quelloffenen Rechenprogrammen verfügbar gemacht. ... mehrDer Vortrag stellt anhand ausgewählter Beispiele (mit Fokus auf der Kontinuumsbeschreibung) die derzeitigen Möglichkeiten und Limitierungen von grenzflächenauflösenden Simulationen zur Tropfen-Wechselwirkung mit trockenen und benetzten Wänden dar. Der für die Weiter-entwicklung hin zu zunehmend prädiktiven Simulationswerkzeugen notwendige Bedarf an verbesserten Modellen (z. B. hinsichtlich Kontaktlinienbewegung und -hysterese, Einbeziehung von Mischungseffekten, …) wird diskutiert.