Untersuchung und Reduzierung von numerisch bedingten ... - IAG
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3 Parasitäre Strömungen<br />
0.08<br />
tot<br />
E /mtot [J/kg]<br />
kin<br />
0.07<br />
0.06<br />
0.05<br />
0.04<br />
0.03<br />
ρ =100 kg/m 3<br />
fl<br />
ρ fl<br />
=250 kg/m 3<br />
ρ =1000 kg/m 3<br />
fl<br />
ρ =4000 kg/m 3<br />
fl<br />
0.02<br />
0.01<br />
0<br />
0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03 0.035<br />
t [s]<br />
Abbildung 3.10: Gesamte spezifische kinetische Energie bei Variation der Dichte der flüssigen<br />
Phase bei verschwindender Viskosität.<br />
größere Dichte der flüssigen Phase einhergeht mit einer direkten <strong>Reduzierung</strong> der Maximalgeschwindigkeit<br />
im Feld. Dieses Verhalten zeigt sich ebenfalls bei der <strong>Untersuchung</strong><br />
der spezifischen kinetischen Energie bei verschwindender Viskosität.<br />
Neben der deutlichen Abnahme der parasitären Strömungen ist in Abbildung 3.10 auch<br />
ersichtlich, dass bei gesteigerter Dichte der flüssigen Phase, die Oszillationen der kinetischen<br />
Energie in Frequenz <strong>und</strong> Amplitude abnehmen.<br />
Wie bereits bei der Viskosität, so muss auch im Fall der Dichte der Größenunterschied<br />
zwischen den beiden Phasen berücksichtigt werden, um die Ergebnisse einordnen zu<br />
können. Da sich die Stoffwerte der beiden Phasen um zwei bis drei Größenordnungen<br />
unterscheiden, ist der stärkere Einfluss der Stoffwerte der flüssigen Phase erklärbar.<br />
3.2.3 Variation des Tropfenradius<br />
Als geometrische Größe dieser Parameterstudie wird der Radius des Wassertropfens verändert.<br />
Dabei wird im Rahmen der Radiusvariation auch die Größe des Kontrollvolumens<br />
angepasst, so dass der Durchmesser des Tropfens stets mit 16 Zellen aufgelöst wird. In<br />
Abbildung 3.11 ist zu erkennen, dass mit steigendem Radius <strong>und</strong> damit abnehmender<br />
Krümmung, die parasitären Strömungen abnehmen. Der selbe Effekt lässt sich bei der<br />
Betrachtung der spezifischen kinetischen Energie bei verschwindender Viskosität in Abbildung<br />
3.12 feststellen. Mit abnehmender Krümmung verringert sich die erzeugte spezifische<br />
kinetische Energie. Für den Fall, dass der Radius über alle Maße ansteigt <strong>und</strong><br />
R → ∞, verschwindet die Krümmung κ = 0. Dies hat nach Gleichung (2.15) wiederum<br />
zur Folge, dass der Drucksprung über die Phasengrenze verschwindet. Der Fall κ = 0<br />
entspricht einem ebenen Film.<br />
Führt man für diese Konfiguration eine Rechnung durch, so erhält man bei verschwindender<br />
Viskosität die in den Abbildungen 3.13 <strong>und</strong> 3.14 dargestellten zeitlichen Verläufe<br />
der Maximalgeschwindigkeit <strong>und</strong> der spezifischen kinetischen Energie. Den beiden Ab-<br />
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