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2019 | OriginalPaper | Buchkapitel

51. Simulation des Einspritzstrahls

verfasst von: Dr.-Ing. Christian Krüger, Dr. rer. nat. Frank Otto

Erschienen in: Grundlagen Verbrennungsmotoren

Verlag: Springer Fachmedien Wiesbaden

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Zusammenfassung

Dieses Kapitel ist der Simulation von Einspritzprozessen gewidmet. Von theoretischer Seite betrachtet stellt sich die Thematik viel komplexer dar, als es die Existenz leicht handhabbarer Strahlmodule in allen gängigen CFD‐Codes zunächst vermuten ließe. Wenn man aber die meisten der damit erzielten Ergebnisse kritisch betrachtet, wird man sich der ganzen Schwierigkeiten derThematik schnell bewusst. Nach wie vor gilt, dass sich mit den heute für motorische Applikationen verfügbaren Codes sinnvolle Resultate nur mit großem Aufwand erzeugen lassen. Zunächst soll nachfolgend das Standardstrahlmodell entwickelt werden, d. h. die stochastische Modellierung eines Partikelensembles in Lagrange’scher Formulierung auf Basis der im letzten Kapitel dargestellten Modellierung der Eintropfenprozesse. Wie schon erwähnt, bringt dieser Ansatz viele Probleme und Schwierigkeiten mit sich, die im Detail diskutiert werden sollen.
Schließlich sollen Modellierungsansätze in Euler’scher Formulierung vorgestellt werden, die hier Abhilfe schaffen könnten.
Fußnoten
1
In der klassischen Mechanik wird die Liouville‐Gleichung normalerweise für konservative bzw. Hamilton’sche Systeme formuliert. Dann verschwindet der zweite Term der zweiten Zeile von (51.2) aufgrund der kanonischen Hamilton’schen Gleichungen, d. h. das Phasenraumvolumen ist in diesem Falle inkompressibel, es bleibt erhalten.
 
2
Der Sauterdurchmesser dS einer Tropfenverteilung ist definiert als der Mittelwert von d3 dividiert durch den Mittelwert von \( {{d}^{2}}, {{d}_{\text{S}}}={\left\langle {{d}^{3}} \right\rangle }/{\left\langle {{d}^{2}} \right\rangle }\;\).
 
3
Aufgrund der Cauchy‐Schwarz’schen Ungleichung gilt \( {{\sigma }_{xv}}^{2}\le {{\sigma }_{xx}} \cdot {{\sigma }_{vv}}\) und daher \( \left\langle \delta {{z}_{i}}\delta {{z}_{i}} \right\rangle \ge 0\).
 
Literatur
Zurück zum Zitat Amsden, A.A.: KIVA-3V: a block-structured KIVA program for engines with vertical or canted valves; KIVA-3V, release2, improvements to KIVA-3V, LA-13608-MS (1999) Amsden, A.A.: KIVA-3V: a block-structured KIVA program for engines with vertical or canted valves; KIVA-3V, release2, improvements to KIVA-3V, LA-13608-MS (1999)
Zurück zum Zitat Amsden, A.A., O’Rourke, P.O., Buttler, T.D.: KIVA-II:A computer program for chemically reactive flows. Los alamos national laboratory report LA-11560-MS (1989) Amsden, A.A., O’Rourke, P.O., Buttler, T.D.: KIVA-II:A computer program for chemically reactive flows. Los alamos national laboratory report LA-11560-MS (1989)
Zurück zum Zitat Bai, C., Gosman, A.D.: Development of methodology for spray impingement simulation. SAE Paper 950283 (1995) Bai, C., Gosman, A.D.: Development of methodology for spray impingement simulation. SAE Paper 950283 (1995)
Zurück zum Zitat Baratta, M., Catania, A.E., Spessa, E., Herrmann, L., Rosler, K.: Multi-dimensional modeling of direct natural-gas injection and mixture formation in a stratified-charge SI engine with centrally mounted injector. SAE Paper 2008-01-0975 (2008) Baratta, M., Catania, A.E., Spessa, E., Herrmann, L., Rosler, K.: Multi-dimensional modeling of direct natural-gas injection and mixture formation in a stratified-charge SI engine with centrally mounted injector. SAE Paper 2008-01-0975 (2008)
Zurück zum Zitat Hermann, A.: Modellbildung für die Simulation der Gemischbildung und Verbrennung in Ottomotoren mit Benzin-Direkteinspritzung. Dissertation, Universität Karlsruhe (2008) Hermann, A.: Modellbildung für die Simulation der Gemischbildung und Verbrennung in Ottomotoren mit Benzin-Direkteinspritzung. Dissertation, Universität Karlsruhe (2008)
Zurück zum Zitat Johnson, N., Amsden, A., Naber, J., Siebers, D.: Three-dimensional computermodeling ofhydrogen injection and combustion. 95 SMC Simulation Multiconference, Phoenix (1995) Johnson, N., Amsden, A., Naber, J., Siebers, D.: Three-dimensional computermodeling ofhydrogen injection and combustion. 95 SMC Simulation Multiconference, Phoenix (1995)
Zurück zum Zitat Krüger,C.: Validierung eines 1D-Spraymodells zur Simulation der Gemischbildung in direkteinspritzenden Dieselmotoren. Dissertation, RWTH Aachen (2001) Krüger,C.: Validierung eines 1D-Spraymodells zur Simulation der Gemischbildung in direkteinspritzenden Dieselmotoren. Dissertation, RWTH Aachen (2001)
Zurück zum Zitat Landau, L.D., Lifschitz, E.M.: Physikalische Kinetik Lehrbuch der Theoretischen Physik Bd. 10. Akademieverlag, Berlin (1983) Landau, L.D., Lifschitz, E.M.: Physikalische Kinetik Lehrbuch der Theoretischen Physik Bd. 10. Akademieverlag, Berlin (1983)
Zurück zum Zitat Lebas, R., Blokkeel, G., Beau, P.-A., Demoulin, F.-X.: Coupling vaporization model with the Eulierian-Lagrangian spray atomization (ELSA) model in diesel engine conditions. SAE Paper 2005-01-0213 (2005) Lebas, R., Blokkeel, G., Beau, P.-A., Demoulin, F.-X.: Coupling vaporization model with the Eulierian-Lagrangian spray atomization (ELSA) model in diesel engine conditions. SAE Paper 2005-01-0213 (2005)
Zurück zum Zitat Michels, U.: Euler-Strahlmodell fur Duseninnenstromung und Strahlausbreitung. Dissertation, Universitat Hannover (2008) Michels, U.: Euler-Strahlmodell fur Duseninnenstromung und Strahlausbreitung. Dissertation, Universitat Hannover (2008)
Zurück zum Zitat O’Rourke, P.J.: Statistical properties and numerical implementation of a model for droplet dispersion in a turbulent gas. J. Comput. Phys. 83(2), 345–360 (1989) CrossRef O’Rourke, P.J.: Statistical properties and numerical implementation of a model for droplet dispersion in a turbulent gas. J. Comput. Phys. 83(2), 345–360 (1989) CrossRef
Zurück zum Zitat Otto, F., Krüger, C., Wirbeleit, F., Willand, J.: Probleme und Losungsansatze bei der Simulation der dieselmotorischen Einspritzung. Mess- und Versuchstechnik fur die Entwicklung von Verbrennungsmotoren. Haus der Technik, Essen (1999) Otto, F., Krüger, C., Wirbeleit, F., Willand, J.: Probleme und Losungsansatze bei der Simulation der dieselmotorischen Einspritzung. Mess- und Versuchstechnik fur die Entwicklung von Verbrennungsmotoren. Haus der Technik, Essen (1999)
Zurück zum Zitat Patterson, M.A.: Modeling the Effects of Fuel Injection characteristics on Diesel Combustion and Emission. PH D Thesis, University ofWisconsin-Madison (1997) Patterson, M.A.: Modeling the Effects of Fuel Injection characteristics on Diesel Combustion and Emission. PH D Thesis, University ofWisconsin-Madison (1997)
Zurück zum Zitat Patterson, M.A., Reitz, R.D.: Modelling the effects of fuel spray characteristics on diesel engine combustion and emissions. SAE Paper 980131 (1998) Patterson, M.A., Reitz, R.D.: Modelling the effects of fuel spray characteristics on diesel engine combustion and emissions. SAE Paper 980131 (1998)
Zurück zum Zitat Pilch, M., Erdman, C.A.: Use of breakup time data and velocity history data to predict the maximumsize of stable fragments for acceleration-induced breakup of a liquid drop. Int. J. Multiph. Flow 13, 741–757 (1987) CrossRef Pilch, M., Erdman, C.A.: Use of breakup time data and velocity history data to predict the maximumsize of stable fragments for acceleration-induced breakup of a liquid drop. Int. J. Multiph. Flow 13, 741–757 (1987) CrossRef
Zurück zum Zitat Pope, S.B.: An explanation of the turbulent round-jet/plane-jet anomaly. Am. Inst. Aeronaut. Astronaut. J. 16, 279–281 (1978) CrossRef Pope, S.B.: An explanation of the turbulent round-jet/plane-jet anomaly. Am. Inst. Aeronaut. Astronaut. J. 16, 279–281 (1978) CrossRef
Zurück zum Zitat Reitz, R.D.: Modeling atomization processes in high-pressure vaporizing sprays. At. Spray Technol. 3, 309–337 (1987) Reitz, R.D.: Modeling atomization processes in high-pressure vaporizing sprays. At. Spray Technol. 3, 309–337 (1987)
Zurück zum Zitat Rieckers, A., Stumpf, H.: Thermodynamik Bd. 2. Vieweg, Braunschweig (1977) Rieckers, A., Stumpf, H.: Thermodynamik Bd. 2. Vieweg, Braunschweig (1977)
Zurück zum Zitat Siebers, D.L.: Liquid-phase fuel penetration in diesel sprays. SAE Paper 980809 (1998) Siebers, D.L.: Liquid-phase fuel penetration in diesel sprays. SAE Paper 980809 (1998)
Zurück zum Zitat Stanton, D., Rutland, C.: Modeling fuel film formation andwall interaction in diesel engines. SAE 960628 (1996) Stanton, D., Rutland, C.: Modeling fuel film formation andwall interaction in diesel engines. SAE 960628 (1996)
Zurück zum Zitat Tatschl, R., v Kunsberg Sarre, C., Alajbegovic, A., Winklhofer, E.: Diesel spray break-up modelling including multidimensional cavitation nozzle flow effects. 16th ILASS-Europe 2000, Darmstadt (2000) Tatschl, R., v Kunsberg Sarre, C., Alajbegovic, A., Winklhofer, E.: Diesel spray break-up modelling including multidimensional cavitation nozzle flow effects. 16th ILASS-Europe 2000, Darmstadt (2000)
Zurück zum Zitat Williams, F.A.: Spray combustion and atomization. Phys. Fluids 1, 541–544 (1958) CrossRef Williams, F.A.: Spray combustion and atomization. Phys. Fluids 1, 541–544 (1958) CrossRef
Metadaten
Titel
Simulation des Einspritzstrahls
verfasst von
Dr.-Ing. Christian Krüger
Dr. rer. nat. Frank Otto
Copyright-Jahr
2019
DOI
https://doi.org/10.1007/978-3-658-23557-4_51

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