T - Lehrstuhl Verbrennungskraftmaschinen und Flugantriebe ...

AT erhöht. Der Mechanismus der Tropfenverformung spielt auch bei dem sekundären Trop-
fenzerfall eine Rolle. Der sekundäre Tropfenzerfall wird durch aerodynamische Kräfte hervorgerufen.
Hierbei herrscht zunächst ein Gleichgewicht zwischen der Widerstandskraft F W
und der Körperkraft F K . Der Tropfen bleibt in der stabilen kugeligen Gestalt, solange sich
diese Kräfte ausgleichen. Ist diese Balance überschritten so verformt sich der Tropfen immer
stärker. Ist die Verformung kritisch kommt es zum sekundären Freistahlzerfall. Es können
folgende kritische Werte angeben werden: 34
We
r
C
Krit
relkrit
8
= Gl. 2.4.8
C
=
D
8σ
AK
C ρ D
D L T
Die kritische Weberzahl We Krit und die kritische Relativgeschwindigkeit
21
Crelkrit r
Gl. 2.4.9
sind Funktio-
nen des Widerstandsbeiwertes C D . Somit kann eine Unterteilung in fünf unterschiedliche
Sekundärzerfälle für verschiedene Relativgeschwindigkeiten gefunden werden. Die Abbildung
14 zeigt die verschiedenen Sekundärzerfallsformen. Der Schwingzerfall resultiert aus
dem Anregen des Tropfens mit seiner
Eigenfrequenz durch die Luftströmung.
Es bildet sich eine Hantelform, bevor
der Tropfen in mehrere große Subtropfen
zerfällt. Der Taschenzerfall geschieht
durch die Verformung des Tropfens
zu einem abgeplatteten Ellipsoid.
Dadurch wird die Mitte des Tropfens zu
einem dünnen Film zerblasen, bis dieser
platzt. Den Taschenzerfall kann
man bei höherviskosen Fluiden beobachten.
Hier bleibt der Kern des Trop-
Abbildung 15: Arten der Tropfenkollision
fens unverändert und die Ränder blä-
[Stiesch G.; 2003; S.162]
hen sich zum Ellipsoid auf, bis sie versagen.
Der Lamellenzerfall ist durch eine zopfartige Verjüngung des Tropfens in Strömungsrichtung
gekennzeichnet. Ein chaotischer Zerfall wird durch die Bildung von hängenden Wel-
34 Vgl. Wozniak Günter, 2002, S.46.