Publisher's Synopsis
Eine wichtige Zielstellung bei der Entwicklung moderner Flugtriebwerke ist die weitere Steigerung der Effizienz bei gleichzeitiger Reduktion von Schadstoffemissionen und Larm. Hierfur mussen neue und innovative Brennkammerkonzepte entwickelt und validiert werden, da die Art der Verbrennungsfuhrung und die Positionierung der Flamme in der Brennkammer die Emissionscharakteristiken entscheidend bestimmt. Die Verbrennungsfuhrung wiederum wird massgeblich durch die Zerstaubung des flussigen Kraftstoffs beeinflusst. Bisher war jedoch der Vorgang der Primarzerstaubung des Brennstoffes einer vollstandigen numerischen Beschreibung nicht zuganglich. Die grosse Spanne unterschiedlicher Langenskalen der Gas- und Flussigphase wahrend des Zerfallsprozesses bedingt einen immensen numerischen Aufwand, der durch die Notwendigkeit der physikalisch exakten Beschreibung der Grenzflache zwischen den beiden Phasen und den dort vorherrschenden Phanomenen und Prozessen noch zusatzlich erhoht wird. Im vorliegenden Forschungsbericht wendet der Autor die relativ junge numerische Methode Smoothed Particle Hydrodynamics (SPH) erstmals fur die Berechnung des Primarzerfalls von Brennstoff in luftgestutzten Zerstauberdusen an. Ein Schwerpunkt der Arbeit liegt auf der Steigerung der numerischen Leistungsfahigkeit der SPH Methode im Vergleich zu klassischen gitterbasierten Verfahren. Weiterhin wird auf Aspekte der Implementierung eingegangen, welche den erfolgreichen Einsatz der Methode auf modernen Hochleistungsrechnern ermoglichen. Ein weiterer Schwerpunkt der Arbeit liegt auf der Validierung des Verfahrens mit Hilfe von am Institut fur Thermische Stromungsmaschinen vorhandenen detaillierten Messergebnissen einer generischen planaren Zerstauberduse. Sowohl die Validierungsergebnisse als auch die numerische Leistungsfahigkeit unterstreichen das hohe Potential von SPH zur numerischen Berechnung komplexer Mehrphasenstromungen mit starker Phasenwechselwirkung
