Bei vielen technischen Verfahren werden Flüssigkeiten auf heiße Wände gesprüht. Dies geschieht beispielsweise bei der Kraftstoffverbrennung, der Metallerzeugung, oder beim kryogenen Kühlen menschlicher Gewebe. Darüber hinaus ist Spraykühlung auch in der Raumfahrt-Technologie von großer Bedeutung.
Ziel der Wissenschaftler aus Darmstadt ist es, die Hydrodynamik und die Wärmeübertragung beim Sprayaufprall auf eine beheizte Oberfläche genauer zu verstehen und dadurch die computergestützte Auslegung von Spraykühlungsprozessen zu verbessern. Spray, das auf einem Material aufprallt, erzeugt hierauf einen dünnen Flüssigkeitsfilm. Die Strömung in dem Film ist hoch dynamisch und wird stark durch Wellen, Krater und aufsteigende Filmschichten beeinflusst. Die Wärmeübertragung ist abhängig von Auf- und Abstiegsbewegungen (Konvektion) im Flüssigkeitsfilm, Verdampfung und Wärmeleitung im Material. In diesem Experiment zur Grundlagenforschung wollen die Wissenschaftler die Filmstabilität untersuchen und die Filmdicke sowie Temperaturverteilung im beheizten Material messen, um mit Hilfe der Ergebnisse theoretische Modelle zu entwickeln.
Abschätzungen zeigen, dass die Schwerkraft einen Einfluss auf den Aufprall eines einzelnen Tropfens hat, insbesondere auch auf die Höhe der dabei entstehenden Flüssigkeitskrone und deren zeitliche Entwicklung. Was passiert aber in der Realität, welche Prozessparameter überwiegen? Welche Unterschiede zeigt der Vorgang mit und ohne Schwerkraft? Wie beeinflusst die Schwerkraft, beziehungsweise die Schwerelosigkeit, die durchschnittliche Dicke und die Stabilität des Films? Wie verändert sich der Wärmetransport?
Vorversuche während der 9. DLR-Parabelflugkampagne im Jahr 2006 haben bereits bestätigt, dass die Schwerelosigkeit einen Einfluss auf die Hydrodynamik des Films und die Wärmeübertragung hat. Es zeigte sich, dass die mittlere Dicke des Flüssigkeitsfilms tendenziell in Schwerelosigkeit zunimmt. Ein ausführliches Versuchsprogramm hierzu ist im Rahmen von TEXUS-45 geplant. Bei der 10. DLR-Parabelflugkampagne in 2007 wurden zudem zahlreiche Komponenten erprobt, die beim Raketenflug zum Einsatz kommen werden.