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A coupled Volume-of-Fluid and Lagrangian Point-Particle approach for investigating the plain liquid jet in crossflow atomization

Kieffer-Roth, Corine und Le Clercq, Patrick und van Hooft, J. Antoon und Eckel, Georg (2026) A coupled Volume-of-Fluid and Lagrangian Point-Particle approach for investigating the plain liquid jet in crossflow atomization. Computers & Fluids, 318, Seite 107230. Elsevier. doi: 10.1016/j.compfluid.2026.107230. ISSN 0045-7930.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
23MB

Offizielle URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0045793026002720?via%3Dihub

Kurzfassung

The atomization of a liquid jet in crossflow is revisited for the density ratio corresponding to conventional Jet A-1 aviation fuel by numerical simulations. To correctly capture the large range of spatial scales involved, the coupled methods of momentum conserving Volume-of-Fluid and Lagrangian Particle Tracking methods are used. Both solvers are combined via momentum coupling and two-way droplet conversion. Additionally, we take advantage of Adaptive Mesh Refinement to save computation time. The Lagrangian method is free from coalescence and breakup models, therefore a global criterion is applied to avoid droplet transfer from the VOF solver to the Lagrangian solver in the region with a high number of coalescence events. To achieve this, a new post-processing method for identifying coalescence and disintegration of droplets is described. The Lagrangian method is validated regarding single droplet trajectories, and a qualitative validation of the Euler-Lagrange conversion is presented. Two different sets of inflow velocities for the gaseous and liquid phases are investigated. The results obtained with the coupled Euler-Lagrange method show a good agreement with those from pure Eulerian VOF simulations, regarding droplet size and velocity distributions and column breakup point. Jet penetration is validated, and the Sauter Mean Diameter is close to experimental correlations. A significant reduction of computational cost is achieved by the coupling to the Lagrangian method.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/225930/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:A coupled Volume-of-Fluid and Lagrangian Point-Particle approach for investigating the plain liquid jet in crossflow atomization
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Kieffer-Roth, CorineCorine.Kieffer-Roth (at) dlr.dehttps://orcid.org/0009-0004-2254-476XNICHT SPEZIFIZIERT
Le Clercq, PatrickPatrick.LeClercq (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-6011-5625226398663
van Hooft, J. AntoonTechnical University EindhovenNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Eckel, GeorgGeorg.Eckel (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-6922-8279226398664
Datum:21 Juli 2026
Erschienen in:Computers & Fluids
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:318
DOI:10.1016/j.compfluid.2026.107230
Seitenbereich:Seite 107230
Herausgeber:
HerausgeberInstitution und/oder E-Mail-Adresse der HerausgeberHerausgeber-ORCID-iDORCID Put Code
Cinnella, PaolaSorbonne Univ. Paris, FranceNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Verlag:Elsevier
ISSN:0045-7930
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Atomization, Liquid jet in crossflow, Two phase flow, Volume-of-Fluid, Eulerian–Lagrangian coupling, Lagrangian Particle Tracking
HGF - Forschungsbereich:Energie
HGF - Programm:Materialien und Technologien für die Energiewende
HGF - Programmthema:Chemische Energieträger
DLR - Schwerpunkt:Energie
DLR - Forschungsgebiet:E VS - Verbrennungssysteme
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):E - Brennstoffe, L - Komponenten und Emissionen
Standort: Stuttgart
Institute & Einrichtungen:Institut für Verbrennungstechnik > Mehrphasenströmung und Alternative Treibstoffe
Hinterlegt von: Kieffer-Roth, Dr. Corine
Hinterlegt am:11 Sep 2026 10:28
Letzte Änderung:11 Sep 2026 10:28

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