Der Einfluss verschiedener Luftdurchlassgeometrien auf das Freistrahlverhalten

Anhand von Untersuchungen an handelsüblichen Düsen und scharfkantigen Bohrungen mit verschiedenen Turbulenzgeneratoren wurde lediglich ein grundsätzlicher Einfluss von Störstellen im Bereich des Luftauslasses auf den mündungsnahem Bereich festgestellt, während der Strahlungsverlauf im Hauptbereich nahezu ungestört verlief. Daher kann davon ausgegangen werden, dass fertigungsbedingte Grate bzw. erforderliche Einker­bungen als Ansatzpunkte für Einstellschlüssel oder weitere turbulenzerzeugende Eingriffe in die Durchlassgeometrie keinen entscheidenden Einfluss auf das Strahlverhalten nehmen.

Auch die in der Praxis auftretenden Veränderungen der Strömungsverhältnisse durch Einbauten, Lochbleche, etc., die bei Versuchen an Einzeldurchlässen anhand von Veränderungen der Beruhigungskammer realisiert wurden, haben gezeigt, dass erst bei wesent­lichen Veränderungen, z.B. Einbau eines Umlenkkanals, ein abweichendes Strahl­verhalten auftritt.

Die Überprüfung der Reynolds-Zahl als Ähnlichkeitskriterium zur Beurteilung von Freistrah­l­strömungen ergab lediglich bei hohen Reynolds-Zahlen, d.h. einer turbulenten Strömung, ein einheitliches Strahlverhalten aufgrund der vorliegenden stabilen Turbulenz­strukturen, während bei kleineren Reynolds-Zahlen weitere Einflussfaktoren wie z.B. Durch­lass­geometrie nicht zu vernachlässigen sind und abweichende Verläufe bewirken.

Dies führte zur Definition einer Impuls-Kenngröße I /(r * U), die das Verhältnis des vom Strahl transportierten Impulsstromes zum Umfang der Luftaustrittsöffnung als für die Induktion von Umgebungsluft verantwortliche Grenzfläche des Strahls beschreibt. Somit wurde ein Zusammenhang zwischen dem im Strahl zu Verfügung stehenden Energie­potential und der Energieabgabe des Strahlmediums an die Umgebung gefunden.

Die zur Berechnung des Strahlverhaltens herangezogenen, aus der Literatur bekannten Zusammenhänge ergaben bei turbulenten Freistrahlen erst nach Anpassung der in ihnen enthaltenen empirischen Konstanten zufriedenstellende Übereinstimmung mit den Messergebnissen, so dass eine Vorausberechnung des Strahlverhaltens nicht möglich war. Die abweichenden Verläufe der von den einzelnen Autoren ermittelten Gleichungen zeigen dabei den Einfluss der Randbedingungen der Experimente auf das Ergebnis der Untersuchungen.