Aufgabenstellung

Die Oberflächenspannung spielt bei Mehrphasenströmungen eine entscheidende Rolle, insbesondere bei Prozessen wie der Kraftstoffzerstäubung in Flugzeugtriebwerken, wo sie die Bildung und den Zerfall von Tröpfchen erheblich beeinflusst. Die numerische Strömungsmechanik (Computational Fluid Dynamics, CFD), insbesondere die VOF-Methode (Volume of Fluid), stützt sich zur Vorhersage dieser Phänomene auf eine genaue Modellierung der Oberflächenspannung. Bestehende Oberflächenspannungsmodelle sind jedoch oft mit Kompromissen zwischen Genauigkeit, Stabilität und Berechnungseffizienz verbunden.

Ziel dieser Arbeit ist es, ein neues Oberflächenspannungsmodell in OpenFOAM zu implementieren und seine Leistung mit bestehenden Modellen zu vergleichen. Die Bewertung wird sich auf die Genauigkeit, die Robustheit und die Rechenkosten unter Bedingungen konzentrieren, die für Zerstäubungsprozesse relevant sind. Die Implementierung wird praktische Code-Entwicklung und C++-Programmierung beinhalten, was die Möglichkeit bietet, direkt mit dem Quellcode von OpenFOAM zu arbeiten.

Durch diese Arbeit können Sie wertvolle Erfahrungen sammeln in:

• Entwicklung und Implementierung von numerischen Modellen in OpenFOAM mit C++.

• Vertiefung des Verständnisses der Oberflächenspannung und ihrer Auswirkungen auf die Dynamik mehrphasiger Strömungen.

• Transfer zwischen theoretischer Strömungsmechanik und praktischen Berechnungsfähigkeiten.

Da OpenFOAM eines der am weitesten verbreiteten CFD-Pakete sowohl im akademischen Bereich als auch in der Industrie ist, bietet diese Arbeit eine solide Grundlage für eine Karriere in der numerischen Strömungsmechanik, insbesondere für diejenigen, die sich für Methodenentwicklung und fortgeschrittene numerische Modellierung interessieren.