Bachelorarbeit Juliane Vosdellen

 

Analyse der Selbstähnlichkeit pulsierender Strahlen in bestehenden Anwendungen unter Einsatz vereinfachter LES-Verfahren

Visulisierung eines Freistrahls in SmokeView Urheberrecht: EBC Visulisierung eines Freistrahls in SmokeView

Pulsierende Raumluftstrahlen besitzen ein hohes Potential Teillastzustände in Wohnungslüftungssystemen zu optimieren. Sie sind jedoch noch wenig erforscht. Die Strahlausbreitung unterliegt durch die Pulsation zusätzlichen Einflüssen. Dadurch ist es schwierig ihr Verhalten und ihren Einfluss auf die Belüftung vorherzusagen. In anderen technischen Bereichen finden Strömungen mit zeitlich veränderlichem Eingangssignal bereits Anwendung.

In dieser Arbeit wurden die bereits vorhandenen Daten zu pulsierenden Strahlen zusammengetragen. Unter Berücksichtigung typischer Kennzahlen, wie der Reynold- und der Strouhalzahl, wurde eine Klassifizierung vorgenommen. Weiterhin wurde mit Hilfe der freien Simulationssoftware Fire Dynamics Simulator eine Simualtionsumgebung aufgebaut, um die Ergebnisse aus der Literatur zu reproduzieren. Diese Sofware arbeitet mit einem vereinfachten LES-Schema.

Um verschiedene Einflüsse auf das Verhalten der pulsierenden Strahlen bewerten zu können , wurden sowohl die Frequenz, als auch die Düsenaustrittsgeschwindigkeit unabhängig voneinander variiert. Für die beiden Parameter, Frequenz und Reynoldszahl, zeigen sich Einflüsse auf das Verhalten der Strömung.

Aus der Simulation ergaben sich ähnliche Geschwindigkeitsprofile für pulsierende und konstante Strahlen. Es konnten eine geringere Strahlmittengeschwindigkeit und ein breiterer Strahl bei Pulsation bestätigt werden. Auch ein Anstieg der Wirbelbildung und eine damit einhergehende Erhöhung der Turbulenz konnten durch die Simulation gezeigt werden. Durch die Analyse des Freistrahls unter Verwendung der Geschwindigkeitsprofile und Halbwertradien ergab sich, dass die Selbstähnlichkeit eines Freistrahls auch bei zeitlich variierendem Eingangssignal vorhanden bleibt.