EO

Straalverstuiving nu snel en exact te calculeren

12 februari 2019 om 10:29 uur

Visualisatie van het vloeistofoppervlak van een een vloeistofstraal . Beeld: Universität der Bundeswehr München

Of het nou gaat om brandstofinjectie in een motor of het exact verspuiten van lijm of lak, de industrie kent talloze bewerkingen waarbij straalverstuiving een cruciale rol speelt. De modellen om het gedrag van vloeistoffen mee te berekenen, zijn echter zo complex dat ze tot nu toe eigenlijk alleen op een supercomputer kunnen worden uitgevoerd. Onderzoekers van de universiteit in München zijn nu een eind op weg met simulatiesoftware die elke engineer de mogelijkheid biedt om accurate berekeningen te maken.


Vernevelen lukt ons wel, maar om een vloeistofstraal schoon en efficiënt te maken, moeten onderzoekers begrijpen hoe de vloeistof zich gedraagt op atomair niveau. Uiteraard kan experimenteel worden vastgesteld wat werkt, maar om verder te optimaliseren, vertrouwen onderzoekers steeds vaker op simulatie met computermodellen. Het team in München, dat zelf gebruik maakt van het Gauss Centre for Supercomputing in Garching, werkt nu aan marktrijpe simulatiesoftware waarmee elke engineer betrouwbare berekeningen kan maken.


Vloeibare sprays bestaan eigenlijk uit een mix van vloeistofdeeltjes, vaste deeltjes en gas. Dit mengsel stroomt als een geheel naar de spuitmond, waar het wordt opgebroken in druppeltjes, ligamenten, en soms damp. Om goed te vernevelen, moet de engineer begrijpen hoe dit proces in zijn werk gaat, vooral voor wat betreft het vormen en uiteen vallen van druppeltjes en de oppervlaktespanning die de interacties tussen de vloeistoffen en gassen beïnvloedt. Een lastige factor is dat de druppelvorming sterk samenhangt met de turbulentie, waarbij beide elkaar beïnvloeden.


De betrouwbaarste manier om een vloeistofstroom te modelleren, is DNS (direct numerical simulations). Hierbij start de onderzoeker zonder enige aanname en recreëert het proces numeriek tot in het kleinste detail. Dit kan alleen op de supercomputer.


Een andere mogelijkheid (large-eddy simulations, LES) is om een aantal aannames te doen over het stroomgedrag op het kleinste niveau en vervolgens te rekenen aan de grotere stroom. Dit werkt echter alleen als de aannames zijn gebaseerd op hoogwaardige data; met andere woorden: als er DNS materiaal voorhanden is om uit te putten.


De onderzoekers hebben nu een 3D grid gemaakt dat bestaat uit meer dan een miljard cellen en dat vergelijkingen oplost voor alle krachten die volgens Newtons tweede wet aanleiding geven tot een versnelling in de vloeistof. Hierdoor kunnen de versnellingen worden gesimuleerd in ruimte en tijd. Het verschil tussen turbulentie en gelijkmatige stroming hangt af van de viscositeit van het materiaal, de stroomsnelheid, en de afmetingen van de stroomstructuur. Het model berekent vervolgens de eigenschappen vanaf het moment dat de vloeistof de spuitmond verlaat tot het moment dat hij is verneveld.


Het team kan de verneveling nu accuraat voorspellen, maar wil eigenlijk ook nog weten hoe het staat met de verdamping en eventuele verbranding. Ook kan het het gedrag nog niet voorspellen van druppeltjes die kleiner zijn dan het grid. Tot slot moet het model nog geschikt worden gemaakt voor dagelijks gebruik in een industriële setting.

 

Flow topologies in primary atomization of liquid jets: a direct numerical simulation analysis 

 

Gerelateerd nieuws

Mobiele 3D-printer maakt defensiemissies goedkoper

Mobiele 3D-printer maakt defensiemissies goedkoper

Als militairen een 3D-printer meenemen op vredesmissies, kunnen ze tonnen besparen doordat ze op locatie onderdelen kunnen printen. Bovendien hebben ze de benodigde onderdelen sneller in hun bezit. Hetzelfde geldt voor…

Zeeworm inspireert tot onderwaterlijm

Zeeworm inspireert tot onderwaterlijm

Lijm en water zijn geen geslaagde combinatie. Toch heeft WUR-promovendus Marco Dompé het voor elkaar gekregen om onderwaterlijm te maken. Met dank aan de natuur.

Plastic recycling van binnenuit met zuren

Plastic nu eindelijk goed te recycleren

Wetenschappers van het Amerikaanse Berkeley Lab hebben plastics ontwikkeld die steeds opnieuw kunnen worden gerecycled in hoogwaardig materiaal van elke kleur, vorm of gedaante. Dat is zeldzaam, omdat kunststoffen…

Webshop

webshop

 

Gratis nieuwsbrief

EOL

 

Product van de maand

RSS
Nieuw! Lichtschermen PSENopt II - van top tot teen volledig beveiligd

Pilz maakt het portfolio met lichtschermen compleet: De lichtschermen PSENopt II zijn niet alleen verkrijgbaar voor...

Focus op

ABB BV
ABB BV

Machineveiligheid, systemen en componenten

B&R Industriële Automatisering BV *
B&R Industriële Automatisering BV *

Perfection in Automation

Pilz Nederland
Pilz Nederland

Voor industriële (veilige) automatiseringsoplossingen

Ringspann Benelux BV
Ringspann Benelux BV

Partner in aandrijf- en opspantechniek

Rotero Holland BV
Rotero Holland BV

Stappenmotor - Servomotor - Elektro Magneet

Tosec
Tosec

Specialist in plaatbewerking

Download gratis engineering boeken

A gratis boeken downloaden

 

Agenda

20 mei 2019, Eindhoven

Dutch Technology Week

Tijdens de Dutch Technology Week worden in heel Nederland wonderlijke en innovatieve technologieverhalen...

21 mei 2019, Mercure Hotel Roeselare

UPDATE MACHINEVEILIGHEID

Bij de laatste ontwikkelingen in machineveiligheid horen ook moderne interpretaties.

22 mei 2019, LIMTEC+ Diepenbeek

UPDATE MACHINEVEILIGHEID

Bij de laatste ontwikkelingen in machineveiligheid horen ook moderne interpretaties.

Meer agendapunten »