Emulsionen sind Gemische mehrerer an sich nicht mischbarer Flüssigkeiten, wie beispielsweise Öl und Wasser. Eine Flüssigkeit liegt dabei in Form von polydispersen Tröpfchen vor. Emulsionen spielen eine zentrale Rolle in vielen technischen Prozessen, wie beispielsweise der Lebensmittelverarbeitung, der Ölproduktion, sowie bei pharmazeutischen Verfahren. Aktuelle Forschungsarbeiten befassen sich mit der Anwendung von Kraftstoff-Wasser-Emulsionen für eine effizientere und umweltfreundlichere Energieerzeugung. Ein Beispiel hierfür ist die direkte Benzin-Wasser-Einspritzung für zukünftige Benzinmotoren, die durch den Einsatz von Emulsionen realisiert werden kann. Für diese Anwendung ist die Stabilität der Emulsionen ein wichtiger Aspekt. Um turbulente Emulsionen und ihre Stabilität besser zu verstehen, werden sie mittels Direkter Numerischer Simulation (DNS) analysiert. Zeitaufgelöste, dreidimensionale DNS ermöglicht eine detaillierte Untersuchung der komplexen Wechselwirkung zwischen der Turbulenz und der Dynamik der dispersen Phase. Darüber hinaus können die Stoffeigenschaften und andere charakteristische Größen genau eingestellt werden, was eine präzise Analyse relevanter Setups ermöglicht. Im Rahmen unserer Arbeiten untersuchen wir den Effekt der Turbulenzintensität und der Oberflächenspannungskräfte auf die Tropfengrößenverteilung und die Stabilität turbulenter Emulsionen. Ein besonderer Fokus liegt dabei auf dem Entmischungsprozess und dessen charakteristischer Zeitskala. Durch die Betrachtung von Fluiden mit unterschiedlicher Dichte kann der gravitationsbedingte Entmischungsprozess für Öl-in-Wasser sowie Wasser-in-Öl Emulsionen analysiert werden.
