Zweidimensionale Tropfengrößenbestimmung in Sprays mittels Laser-Raman-Streuung und Laser-Mie-Streuung

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Die vorliegende wissenschaftliche Arbeit beschäftigt sich mit der Neuentwicklung eines laseroptischen Messverfahrens zur bildgebenden Bestimmung von Tropfengrößen in Flüssigkeitssprays. Die Kenntnis der lokal und zeitlich aufgelösten Tropfengröße ist entscheidend für die Entwicklung und Qualitätssicherung von Düsen und Injektoren. Die reproduzierbare Erzeugung von Tropfen in einem bestimmten Größenbereich ist für die Wirksamkeit der Systeme von großer Bedeutung, unabhängig davon, ob es um die Medikamentengabe per Aerosolinhalatoren oder die Verstäubung flüssiger Kraftstoffe geht. Aktuelle zweidimensionale Tropfengrößenmessverfahren nutzen Laserinduzierte Fluoreszenz und Mie-Streuung, wobei die Quantifizierung der Tropfengröße Unsicherheiten aufweist. Diese Arbeit ersetzt den optischen Effekt der Fluoreszenz durch Raman-Streuung. Die Grundlagen der verwendeten Messverfahren werden umfassend behandelt, wobei spezifische Vor- und Nachteile berücksichtigt werden. Für die Tropfengrößenmessung sind umfangreiche Vorarbeiten notwendig, einschließlich der Entwicklung einer Kalibrierstrategie. Zwei Kalibrierverfahren werden vorgestellt: eines basiert auf der Vermessung von Tropfen bekannter Größe, das andere auf dem Vergleich mit Messdaten aus der Phasen-Doppler-Anemometrie. Die Anwendung der Messtechnik an einem Injektor für Benzindirekteinspritzung zeigt die Anwendbarkeit der neuen Technik. Abschließend werden Anwendungsbereiche und w