Validation of a numerical spray-wall interaction model against data from literature and application to automotive SCR systems

Abstract

Der komplexe, physikalische Prozess der Spray-Wand Interaktion wird sehr oft durch semi-empirische Modelle beschrieben. Die Modellierung der Tropfendynamik und das thermische Verhalten zum Auftreffzeitpunkt stellen dabei eine große Herausforderung dar. Mit Hilfe von Computational Fluid Dynamics (CFD) ist ein tieferer Einblick in diese technisch-relevanten Prozesse möglich. Verschiedene Multi-Regime Spray-Wand Interaktionsmodelle, wie das Bai-, Bai-Onera- oder das Senda-Modell, werden verglichen und ein ausgewähltes Modell wird mit Daten aus der Literatur validiert. Eine systematische Untersuchung der Einflussgrößen auf das Sprayverhalten wird anhand von Sensitivitätsstudien vorgestellt. Des Weiteren wird die Anwendbarkeit auf SCR-Systeme überprüft und einige Modellierungsrichtlinien werden gegeben.

The complex process of spray-wall interaction includes several physical effects. For the description of droplet dynamics and thermal droplet behaviour at the moment of impingement different models have been developed. With the help of computational fluid dynamics (CFD) a deeper insight into these physical processes is possible. The work at hand compares some available multi-regime impingement models like the Bai, the Bai-Onera or the Senda model. A chosen spray-wall interaction model is validated against data from literature and a systematic investigation of the influencing parameters by sensitivity studies is presented. The applicability to SCR systems is verified and some modelling guidelines are given.