Numerische Untersuchung der Spraydispersion eines luftgestützten Kraftstoffzerstäubers in Flugtriebwerken

Die Entstehung von Schadstoffen in Flugtriebwerken wird masgeblich von den Charakteristiken des Kraftstoffsprays in der Brennkammer beeinflusst. Um Zeit und Kosten in der Brennkammerentwicklung einzusparen, ist die fruhzeitige Kenntnis uber das Emissionsverhalten der Brennkammer unabdinglich. Hierzu muss das Zerstaubungsverhalten der Kraftstoffduse 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 Kraftstoffzerstaubung nicht direkt berechnet wird, werden adaquate Anfangsbedingungen zur Simulation der flussigen Phase benotigt, um die Spraydispersion und damit Schadstoffemissionen zuverlassig vorhersagen zu konnen. Im Rahmen dieser Studie werden die Sensitivitaten der Spraydispersion auf unterschiedliche Tropfenstartbedingungen numerisch untersucht. Die Simulationen der dreidimensionalen Zerstaubergeometrie werden mittels der Euler-Lagrange Methode durchgefuhrt. Eine Erweiterung des Primarzerfallsmodell PAMELA [1?3] wird zur Generierung von Tropfenstartbedingungen verwendet. Numerische Spraycharakteristiken werden mit experimentellen Daten [4] verglichen. Ein starker Einfluss der initialen Tropfengeschwindigkeiten, der Rezirkulationszone, des prazedierenden Wirbelkerns und der Turbulenzmodellierung wird identifiziert. Tropfenstartbedingungen, welche eine gute Ubereinstimmung mit den experimentellen Daten liefern, werden ermittelt. Diese Studie demonstriert, dass der dargestellte Ansatz geeignet ist, um die Spraydispersion in Brennkammern abzubilden.