Aufgabenstellung

Kraftstoffzerstäubung, der Prozess, bei dem flüssiger Treibstoff in feine Tröpfchen zerlegt wird, um eine effiziente Verbrennung zu ermöglichen, ist ein entscheidender Faktor für die Schadstoffbelastung von Flugtriebwerken und daher ein aktives Forschungsgebiet. Die numerische Strömungsmechanik (CFD), insbesondere die Volume-of-Fluid-Methode (VOF), ist ein Schlüsselinstrument für die Vorhersage solcher Mehrphasenströmungen. Bei der VOF-Methode ist die Advektion des Volumenanteils entscheidend für die Erfassung der Grenzflächendynamik und damit für eine genaue Vorhersage des Sprays.

In dieser Masterarbeit sollen verschiedene Verfahren zur Berechnung dieses Advektionsterms im Open-Source-CFD-Paket OpenFOAM auf ihre Anwendbarkeit für die Zerstäubung getestet und analysiert werden. Der Schwerpunkt liegt dabei auf der Bewertung von Stabilität, Genauigkeit, Robustheit und Rechenaufwand, um ein umfassendes Verständnis für die Leistungsfähigkeit der einzelnen Verfahren unter relevanten Bedingungen zu erhalten.

Im Rahmen dieser Arbeit werden Sie praktische Erfahrungen mit CFD sammeln, Ihr Verständnis für Mehrphasenströmungssimulationen vertiefen und Ihre Fähigkeiten bei der Analyse numerischer Verfahren ausbauen. Da OpenFOAM eines der am weitesten verbreiteten CFD-Pakete sowohl in der Forschung als auch in der Industrie ist, wird diese Arbeit eine ideale Vorbereitung für eine weitere Karriere im Bereich der numerischen Strömungsmechanik sein.