LES-PDF modelling of nucleation and growth of DBP droplets

Abstract

Im Rahmen dieser Arbeit wurde eine Large Eddy Simulation (LES)-Probability Density Function (PDF)-Methode unter Zuhilfenahme von Monte-Carlo-Partikeln (MC-Partikel) und einer diskretisierten Größenverteilungsfunktion für den Prozess der homogenen Nukleation und des Tropfenwachstums durch Kondensation umgesetzt. Die Lösung der Bewegungsgleichung der MC-Partikel wird mit Hilfe der von der LES-Simulation zur Verfügung gestellten Geschwindigkeitsfelder erreicht. Die LES-Simulation verwendet das dynamische Smagorinsky-Modell zur Schließung. Das turbulente Mischen der MC-Partikel wird mittels des Interaction by Exchange with the Mean (IEM)-Modells und des Modified Coalescence and Dispersion (MCD)-Modells durchgeführt. Im Rahmen der numerischen Umsetzung wurde ein Besetzungszahl-Kontroll-Algorithmus für die MC-Partikel-Dichte (MC-Partikel pro LES-Zelle) entwickelt und dessen Effekte betrachtet. Die Validierung des Modells wird mit Hilfe vorliegender, experimenteller Daten und Simulationsergebnisse früherer Arbeiten durchgeführt. Das betrachtete System ist ein heißer, dibutylphthalathaltiger Jet, welcher beim Durchmischen mit der kühleren Umgebungsluft abkühlt, was zu homogener Nukleation und Kondensation führt.