Digital Atomizer-Lab: Zerstäubung mit Sprayausbreitung

Hintergrund:

Erstellung eines Basismoduls für digitale Zwillinge zur Modellierung von Flüssigkeitszerstäubungsprozessen mit Sprayausbreitung.

Ziele:

Modellierung des gesamten Zerstäubungsprozesses vom anfänglichen Flüssigkeitszerfall bis zur späteren Sprayausbreitung.

Herausforderungen:

Die instationäre Simulation erfordert lange Rechenzeiten. Spezielle Modelloptimierung zur effizienten Berechnung, vorzugsweise unter Verwendung von Cloud-Ressourcen.

Lösungsansatz:

• Implementierung des Modells auf Basis reiner OpenFOAM-Funktionalität mit snappyHexMesh als Vernetzer und adaptiven Gittern sowie umfangreich erweitertem Solver für freie Oberflächen ((compressible)InterIsoFoam)
• Intensive Validierung und Modelloptimierung für verschiedene Zerstäubungsanwendungen (Treibstoff, Wasser etc.)
• Automatisierung des Setups

Vergleich Simulation Experiment: Partikelgrößen und Geschwindigkeiten im Spray (Deux-Benchmark)

Aninmation des Strahlzerfalls bei Deux-Benchmark

Kernfunktionalität:

Entwicklung und Implementierung eines Übergangsmodells von einer kontinuierlichen (VoF) zu einer diskreten Betrachtung (Euler-Lagrange Methode).

Anwendung:

Verschiedene Zerstäubungsanwendungen wie z.B. AdBlue-Einspritzung oder Lackzerstäubung.

Elke Deux, Berechnung der turbulenten Zerstäubung von Flüssigkeiten durch Kombination eines Zweifluidmodells mit dem Euler-Lagrange-Ansatz,  Halle-Wittenberg, Univ., Diss., 2006