MaST: Makro/Mikro-Simulation des Phasenzerfalls im Transkritischen Bereich
Prof. Tobias Sander und Prof. Lars Zigan leiten das Projekt, das gemeinsam mit Prof. Philipp Neumann von der Helmut-Schmidt-Universität | Universität der Bundeswehr Hamburg sowie weiteren Partnern durchgeführt wird.
Das Projekt zielt auf eine Vertiefung des Verständnisses der Entstehung von Phasengrenzen bei Hochdruckmischungen und die Entwicklung von skalenübergreifenden Modellierungen solcher Phänomene. Diese können für die Optimierung technischer Anwendungen genutzt werden, wie sie beispielsweise bei der transkritischen Einspritzung von Kraftstoff und Oxidator unter Bedingungen in Raketenbrennkammern auftreten. Die Einspritzung und Gemischbildung wird in einer Hochdruck-Hochtemperaturkammer mit optischen Messtechniken analysiert, die im Rahmen des Vorhabens aufgebaut wird. Es werden laserbasierte Messtechniken (v. a. highspeed) eingesetzt zur Analyse der Dichte- und Temperaturfelder für variable Bedingungen. Die experimentellen Arbeiten werden auch bei niedrigeren Temperaturen durchgeführt, da die Professur für Energiewandlung in der Luft- und Raumfahrttechnik über eine Stickstoffverflüssigungsanlage zur Medienkühlung verfügt. Die Messdaten werden wiederum verwendet für die Validierung von Simulationsrechnungen bei den Projektpartnern. Durch Weiterentwicklung von Messtechniken und Molekulardynamik-Simulation (MD), Dichtefunktionaltheorie (DFT) und numerischer Strömungsmechanik (Computational Fluid Dynamics, CFD) sowie gekoppelter (bspw. Molekular-Kontinuums-) Simulation können in MaST erstmals tiefergehende Einblicke in den transkritischen Phasenzerfall inklusive Auflösung von Phasengrenzen gewonnen werden.
Laufzeit: 01.06.2021 bis 31.12.2024
Förderung: dtec.bw – Zentrum für Digitalisierungs- und Technologieforschung der Bundeswehr