Bernhard Weigand

Abbildung 2 zeigt die Kollision zweier Regentropfen mit unterschiedlichen
Durchmessern. Je nach Durchmesser, Fallgeschwindigkeit und Abstand der Trop-
fen zueinander können sich deutlich andere Ergebnisse ergeben. Diese detaillier-
ten Ergebnisse kann man dazu verwenden, um aus den erhaltenen Resultaten für
unterschiedliche Konfigurationen der Tropfenkollisioncn Modelle zur Nieder-
schlagsvorhersage zu verbessern. Siehe [9, 10] wegen weiterer Einzelheiten zu den
Rechnungen und zur Modellbildung.
Zum besseren Verständnis der Bildung von Eiskristallen in stark unterkühl-
ten Tropfen in Wolken kann man einzelne, sehr kleine Tropfen optisch levitieren.
Hierbei wird ein sehr kleiner Tropfen von rund 40 gm auf einem Laserstrahl in der
Schwebe gehalten. Dies geschieht in einer kleinen Versuchskammer, die sehr stark
unterkühlt werden kann. So kann der Phasenübergang des Einzeltropfens detail-
liert untersucht werden. Aus dem Streulicht des Tropfens kann man den Beginn
des Gefrierprozesses, als auch den Stoffübergangskoeffizienten für solche Prozesse
ermitteln. Diese Ergebnisse lassen sich dann wieder mit sehr detaillierten Rechen-
ergebnissen vergleichen und zur Bildung von Modellen benutzen.
Für verschiedene technische Prozesse setzt man öfters eine Vergrößerung der
wärmeabgebenden Oberfläche ein. Hierbei ist es wichtig, genau zu verstehen, was
beim Aufprallen eines Tropfens auf ein einzelnes Element der Oberfläche, wie
z. B. einen kleinen Quader, passiert. Dies kann man durch detaillierte numerische
Untersuchungen im Vergleich zu experimentellen Ergebnissen erreichen. Hier-
bei wird es durch die numerische Berechnung möglich, auch Details zu sehen,
die normalerweise im Experiment verborgen bleiben. So erkennt man z. B. das
Auftreten von Luftblasen beim Aufprall des Tropfens auf den Quader, die man im
Experiment nicht sehen kann. Dies ist ein wichtiges Ergebnis, da solche Luftblasen
die Wärmeabgabe am Quader vermindern und damit zu einer reduzierten Effizi-
enz der Oberflächenvergrößerung führen.
Der Zerfall von Flüssigkeitsstrahlen in einer gasförmigen Umgebung ist ein
äußerst wichtiger Prozess, der bei sehr vielen Anwendungen auftritt. Auch die-
se Prozesse lassen sich heute mit Hilfe von Supercomputern detailliert untersu-
chen.


Abb. 3: Zerfall eines Flüssigkeitsstrahls