Untersuchung der Zwei-Phasenströmung CO2-Luft in und außerhalb einer Düse

Projektleiter:Dr. rer.nat. Humberto Chaves
Beginn:Januar 2006
Dauer:voraussichtlich 2 Jahre
Kooperationspartner:
  • Fraunhofer-Institut für Produktionsanlagen und Konstruktionstechnik, Berlin
  • Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung, Bremen
  • Airbus Deutschland GmbH
  • CFD Consultants GmbH
  • Lohnlackiererei Walter Höpfl
  • Messer Group GmbH
  • Mycon GmbH
  • Opto Precision GmbH
  • Polytec-Riesselmann GmbH& Co. KG
  • Rehau AG + Co. Systektum GmbH
  • Takata-Petri AG
  • Venjakob Maschinenbau GmbH & Co. KG
bisherige Publikationen:[1] Velocity Measurements of Dense Diesel Fuel Sprays in Dense Air, C. Kirmse, H. Chaves, F. Obermeier, Atomization and Sprays, vol. 14(6), pp. 589-609, 2004

Inhalt:

Das Ziel dieses Projektes ist es, die Entstehung von CO2 Schneekristalle in einer transsonischen Düse zu untersuchen und die Größenverteilung (geblitzten Mikroskopaufnahmen) sowie die Geschwindigkeit der Kristalle (mittels Korrelationsvelocimetrie [1]) außerhalb der Düse zu messen. Der Hintergrund dieser Strömung ist anwendungsorientiert und zwar für die Reinigung von Oberflächen vor dem Lackieren. Der enorme Vorteil dieses Verfahrens besteht darin, dass die CO2 Kristalle nachdem sie das Substrat gereinigt haben sublimieren und eine nachträgliche Trocknung wie beim Reinigen mit Wasser entfällt. Obwohl das Verfahren in Vorversuchen erprobt ist und seine Wirksamkeit erwiesen ist, so sind die strömungsphysikalischen Vorgängen in der Düse nur zum Teil bekannt und ein genaueres Verständnis für die Optimierung insbesondere der Flächenleistung sowie die Minimierung des Luftbedarfs und der Schallemission unerlässlich. Um diesen Zielen gerecht zu werden sollen wird im einen ersten Schritt numerische Simulationen der Mehrphasenströmung an einer schon erprobten Düse durchgeführt. An Anfang stehen hier analytische Berechnungen der reinen Gasströmung entlang der Düse. Diese dienen dazu die Verweilzeiten der Partikel in der Düse abzuschätzen. Diese Zeiten sind für Wachstum, Kollisions- und Aufbruchwahrscheinlichkeit entscheidend. Hierzu werden bekannte Modelle für den Wärmeübergang, der Partikelkollision und einfache Agglomerationsmodelle genutzt. In einem zweiten Schritt können dann diese Modelle in einer numerischen Simulation implementiert werden. Parallel hierzu wird die Phasenverteilung in einer transparenten Düse optisch untersucht und ausgewertet.
Es ist ein Teilprojekt des Verbundprojektes Schneelack und wird im Rahmen des BMWi-Förderkonzeptes Förderung von innovativen Netzwerken (InnoNet) unter dem Zeichen NET0459 gefördert.