Numerische Untersuchung des Aufpralls unterkühlter Wassertropfen auf gekühlte Oberflächen

18.01.2016

Numerische Untersuchung des Aufpralls unterkühlter Wassertropfen auf gekühlte Oberflächen

Bachelor-/Master-Thesis

Unterkühlte Tropfen stellen ein ernstes Problem für die Luftfahrt dar, da sie zur Vereisung von Flugzeugteilen, wie Tragflächen oder Messsonden führen können. Mit Temperaturen unterhalb des Gefrierpunktes sind sie flüssig in einem meta-stabilen Zustand und Erstarren beim Aufprall auf die kalte Flugzeugoberfläche. Während vereiste Tragflächen den Auftrieb reduzieren und den Luftwiderstand erhöhen, resultieren vereiste Messsonden in Fehleinschätzungen der Flugbedingungen, was im schlimmsten Fall zu einem Absturz des Flugzeugs führt.

Verschiedenste hydrodynamische und thermodynamische Effekte spielen während eines solchen Tropfenaufpralls eine Rolle und beeinflussen sich dabei gegenseitig. Das Gefrieren des unterkühlten Tropfens beginnt erst eine gewisse Zeit nach dem Aufprall, während der der Tropfen seine Form and damit den benetzten Teil der Oberfläche stetig ändern kann. Die Erstarrung fixiert schließlich die aktuelle Form des Tropfens und legt damit die Größe der mit Eis bedeckten Oberfläche fest. Da die Größe und Aufprallgeschwindigkeit des Tropfens die maximal durch den Tropfen benetzte Oberfläche bestimmen, geben sie ebenfalls die maximale Größe der Oberfläche vor, die mit Eis bedeckt sein kann.

Voraussetzungen:

  • Interesse an Strömungslehre und Thermodynamik
  • Numerische Erfahrung von Vorteil
  • Motivation

Aufgaben:

  • Einarbeitung in das Thema
  • Validierung des zu verwendenden solvers
  • Durchführung von Berechnungen mit variierenden Aufprallparametern
  • • Auswertung und Darstellung der Ergebnisse

Beginn ab sofort

Bei Interesse:

Markus Schremb, M.Sc.

Raum: L2|06 414

06151 16-22195

schremb@sla.tu-darmstadt.de

zur Liste