T - Lehrstuhl Verbrennungskraftmaschinen und Flugantriebe ...

In der Abbildung 8 ist ein weiter Spraykegel dargestellt. Die Flamme bei dieser Gestalt reicht
nicht weit in die Brennkammer hinein, trifft aber dafür die obere und untere Brennkammerwand.
Durch einen Vergleich mit dem zugehörigen Spraybild erkennt man die Ursache für
diese Flammenform. Der Spray bildet einen weiten Kegel mit einem Spraywinkel α , der
größer als 35° ist. Positiv bei dieser Flammengestalt ist, dass die Flamme nicht weit in die
Brennkammer reicht. Der Nachteil liegt jedoch darin, dass sich die Brennkammerwand mit
der Zündkerze stark erhitzt. Das Auftreten des schmalen und weiten Spraykegels ist nicht
nur Folge einer speziellen Injektorkonfiguration. So wurden beide Spraygestalten bei derselben
Injektorkonfiguration bei verschiedenen Luft-Brennstoffverhältnissen beobachtet. Zum
Teil kam es auch vor, dass über den gesamten getesteten Bereich des Luft-
Brennstoffverhältnisses nur eine Spraygestalt auftrat. Wohingegen wiederum bei einer anderen
Injektorkonfiguration bei festem Luft-Brennstoffverhältnis der schmale und weite Spraykegel
abwechselnd auftrat. Das wechselnde Auftreten der Veränderung des Spraywinkels
soll im Folgenden als Sprungeffekt bezeichnet werden. Die Namensbildung ist damit begründet,
dass die Änderung des Spraywinkels sprunghaft geschieht. Der Sprungeffekt ist ein
dynamischer Effekt, der durch das Zusammenwirken mehrerer Parameter entsteht. Die Studienarbeit
untersucht nun den Einfluss einiger Parameter auf die Sprayablenkung.
1.6 Ziele der Arbeit
Die Aufmerksamkeit dieser Arbeit gilt der numerischen Analyse verschiedener Injektorkonfigurationen,
um den Einfluss der Parameter der Drallerzeugerwinkel, des Luft-
Brennstoffverhältnisses, der Geometrie sowie des mittleren Sauterdurchmessers auf die
Sprayablenkung darzustellen. Durch die Variation dieser Parameter soll herausgefunden
werden, welchen Einfluss diese auf die Sprayablenkung und somit auch auf den Sprungeffekt
haben. Dazu werden zwei Geometrien mit jeweils drei Injektorkonfigurationen untersucht.
Die Injektorkonfigurationen unterscheiden sich in den Annahmen der Drallerzeugerwinkel.
Zunächst wird mittels CFD-ACE das Strömungsfeld der zu untersuchenden sechs
Injektorkonfigurationen für verschiedene Druckabfälle dargestellt. Anschließend wird die numerische
Spraysimulation bei einem Druckabfall von 3,5% durchgeführt. Dazu werden bei
jeder Injektorkonfiguration die Luft-Brennstoffverhältnisse von AFR 30 und AFR 60 mit jeweils
drei unterschiedlichen mittleren Sauterdurchmessern (20 μ m , 30 μ m , 40 μ m ) getestet.
Des Weiteren wird ein Vergleich zwischen realer Messung und der Simulation aufgezeigt. Er
soll gewährleisten, dass die hier simulierten Ergebnisse ein gutes Abbild zur Realität darstellen.
Um zu einem geeigneten Modell für die Simulation zu kommen, wird in den folgenden
Abschnitten auf die Grundlagen der Zerstäubung eingegangen. Aus diesen Erkenntnissen
wird dann ein Modell erstellt, welches mit der kommerziellen Software CFD-ACE gelöst wird.
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