Optimierung eines Discrete-Particle-Modells (DPM) zur Strömungssimulation von luftunterstützten Sprays

Abstract

Für die Herstellung ein- oder mehrschichtiger Faserverbundwerkstoffe auf Polyurethanbasis wird seit einigen Jahren das Sprühverfahren angewendet. Das flüssige und reaktive Polyurethan (PUR) wird auf ein Substrat oder in eine Werkzeugform gesprüht. Während des Sprühvorgangs wird das flüssige Polyurethan mit den zusätzlich eingebrachten Fasern vermischt und anschließend zu einem Verbund ausgehärtet. Um die Simulationskosten zu reduzieren wird auf die Simulation des Flüssigkeitszerfalls des PUR in der Spraydüse verzichtet. Die Simulation des Sprühvorgangs wird mit CFD Ansys Fluent modelliert. Die Sprays sollen folgende Eigenschaften haben: - Einen definierten Öffnungswinkel des Strahls, - eine Axialsymmetrie, - die Luftgeschwindigkeit- und Verteilung in radialer und axialer Sprühstrahlrichtung sowie - der Tropfen- und Durchmesserverteilung in radialer und axialer Richtung. Ziel dieser Arbeit ist es ein Modell zu entwickeln und mit theoretischen sowie experimentellen Daten im Hinblick auf die Sprayeigenschaften zu untersuchen. Das Sprühluftmodell wird mit Hilfe von Quelltermen aus den spezifisch ausgesuchten Zellen erzeugt. Das Ziel ist dabei ein kegelförmiger Luftstrahl in dem UDF-Programm von Ansys Fluent zu erzeugen.