Modellierung und Simulation der Rotationszerstaubung von reaktivem Polyurethan zur Beschichtung ebener Flachen

摘要

Vorgestellt wird ein Modell zur Beschreibung des Zerstaubungsprozesses an Rotationszerstaubern, die haufig zur Beschichtung ebener Substrate eingesetzt werden. Dazu wird zunachst die Tropfenbildung, die sich als Zerfall eines laminar stromenden Flussigkeitsstrahls darstellt, mit Hilfe der Methode der kleinen Schwingungen modelliert und untersucht. Bei dieser Methode werden einer zeitlich gemittelten Grundstromung kleine Schwingungen uberlagert. Die Bewegungsgleichungen der zeitlich gemittelten Grundstromung werden mittels Bilanzierung von Masse und Kraften am infinitesimalen Strahlsegment hergeleitet. Die resultierende axiale Bewegungsgleichung, eine gewohnliche Differentialgleichung 2. Ordnung, der nur eine Randbedingung zugeordnet werden kann, wird mit einem modifizierten "Ruckwartsschiess-Verfahren" gelost. Die kleinen Schwingungen werden mittels einer linearen Stabilitatsanalyse untersucht, wobei der Einfluss der umgebenden Gasphase berucksichtigt wird. Eine Kraftebilanz am gebildeten, sich durch die Gasphase bewegenden Tropfen fuhrt zur Bewegungsgleichung und ermoglicht die Simulation der Massenverteilung auf dem Substrat. Die Vorhersage der rechnerisch ermittelten Tropfengrosse sowie der Massenverteilung zeigen eine zufriedenstellende Ubereinstimmung mit den Experimenten.