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

Informatiemiddag persoonlijke beschermingsmiddelen

Informatiemiddag persoonlijke beschermingsmiddelen

Op donderdag 4 april organiseert NEN in Delft een informatiemiddag over persoonlijke beschermingsmiddelen (PBM). Tijdens deze middag hoort u welke ervaringen tot nu toe zijn opgedaan met de nieuwe Europese wetgeving.…

De Larense Denker van Rodin in ere hersteld met 3D-techniek

De Larense Denker van Rodin in ere hersteld met 3D-techniek

In 2007 werd het bronzen beeld ‘De Denker’ van Rodin gestolen uit de beeldentuin van museum Singer Laren. Twee dagen later werd het zwaar beschadigd teruggevonden. Een jaar later benaderde het museum Tonny Beentjes,…

Eenvoudige productiewijze gevonden voor bio-alternatief Pet

Eenvoudige productiewijze gevonden voor bio-alternatief Pet

Een van de meest succesvolle plastics is polyethyleentereftalaat (Pet), een product uit aardolie. Er bestaat een groen alternatief, gemaakt van furanen uit biomassa. Om die furanen te polymeriseren tot lange ketens zijn…

Webshop

webshop

 

Gratis nieuwsbrief

EOL

 

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

Safe PCB Nederland
Safe PCB Nederland

Printplaten/PCB's, prototype en series

Download gratis engineering boeken

A gratis boeken downloaden

 

Agenda

23 november 2018, Groningen

BEYOND THE LAB: the DIY Science Revolution

Dit project laat zien dat mensen mee kunnen doen aan wetenschap en samen de verantwoordelijkheid delen...

22 februari 2019, Neurenberg (De)

Embedded World 2019

Internationale beurs en conferentie over embedded technologies

26 februari 2019, D&F kantoor Breda

SIL & PL Specialist, machine safety met TÜV persoonscertificaat

Dé 6-daagse opleiding over functionele veiligheid!

Meer agendapunten »