Zuverlässige Simulationen von Transport- und Zerstäubungsvorgängen in Mehrphasenströmungen werden in vielen technischen Anwendungsgebieten nachgefragt. Ein Beispiel hierfür ist das Problem der Einspritzung in Motoren, das seit vielen Jahren im Zentrum neuer technologischer Entwicklungen steht. Zu den technischen und wirtschaftlichen Anforderungen gehören geringer Schadstoffausstoß und sparsamer Verbrauch bei optimaler Sicherheit und Leistung. In den vergangenen Jahrzehnten wurden in diesem Bereich bereits große Fortschritte durch Einführung von Common-Rail-Systemen und Pump-Düsen erzielt. Beide Verfahren nutzen die Vorteile des hohen Einspritzdruckes. Parallel zu der weiteren Entwicklung effizienter und konventioneller Einspritzverfahren werden neue Einspritzungsstrategien entwickelt. Ein Schritt auf diesem Weg ist die Verwendung der koaxialen und Lavaldüsen. Der Prozess der Zerstäubung entsteht hier durch den Zerteilmechanismus zwischen dem Hochgeschwindigkeitsgasstrahl und dem Kraftstoffsvolumen.
Abb. 1: Schematische Darstellung einer Lavaldüse
Abb. 2: Ausdehnung der Kavitation in der Düse und entsprechende Strahlzerstäubung