Numerische Untersuchung der Spraydispersion eines luftgestützten Kraftstoffzerstäubers in Flugtriebwerken

Die Entstehung von Schadstoffen in Flugtriebwerken wird maßgeblich von den Charakteristiken des Kraftstoffsprays in der Brennkammer beeinflusst. Um Zeit und Kosten in der Brennkammerentwicklung einzusparen, ist die frühzeitige Kenntnis über das Emissionsverhalten der Brennkammer unabdinglich. Hierzu muss das Zerstäubungsverhalten der Kraftstoffdüse verstanden sein, da der Kraftstoffzerfall die Charakteristik des Sprays und somit das Brennverhalten entscheidend beeinflusst. Bei der Euler-Lagrange Methode handelt es sich um ein etabliertes Verfahren zur Vorhersage der Sprayausbreitung und -dispersion. Da hierbei die initiale Kraftstoffzerstäubung nicht direkt berechnet wird, werden adäquate Anfangsbedingungen zur Simulation der flüssigen Phase benötigt, um die Spraydispersion und damit Schadstoffemissionen zuverlässig vorhersagen zu können. Im Rahmen dieser Studie werden die Sensitivitäten der Spraydispersion auf unterschiedliche Tropfenstartbedingungen numerisch untersucht. Die Simulationen der dreidimensionalen Zerstäubergeometrie werden mittels der Euler-Lagrange Methode durchgeführt. Eine Erweiterung des Primärzerfallsmodell PAMELA [1?3] wird zur Generierung von Tropfenstartbedingungen verwendet. ... mehrNumerische Spraycharakteristiken werden mit experimentellen Daten [4] verglichen. Ein starker Einfluss der initialen Tropfengeschwindigkeiten, der Rezirkulationszone, des präzedierenden Wirbelkerns und der Turbulenzmodellierung wird identifiziert. Tropfenstartbedingungen, welche eine gute Übereinstimmung mit den experimentellen Daten liefern, werden ermittelt. Diese Studie demonstriert, dass der dargestellte Ansatz geeignet ist, um die Spraydispersion in Brennkammern abzubilden.