Die Zerstäubung von Flüssigkeiten ist in vielen verfahrenstechnischen Prozessen ein wichtiger Verfahrensschritt, der insbesondere bei der Sprühtrocknung, der Sprühpolymerisation und der Beschichtungstechnik Anwendung findet. Ziel des Zerstäubungsprozesses ist, ein gegebenes Flüssigkeitsvolumen in möglichst feine Tropfen gleicher Größe zu zerteilen, um eine große volumenspezifische Oberfläche bereit zu stellen, die Wärme- und Stoffaustauschprozesse begünstigt. Rotationszerstäuber weisen je nach geometrischer Gestaltung günstige Verschleiß- und Verstopfungseigenschaften auf und eignen sich daher zur Zerstäubung komplexer und reaktiver Fluide. Unter bestimmten geometrischen, stofflichen und betrieblichen Bedingungen bilden sich an der Berandung des Zerstäubers Flüssigkeitsstrahlen, deren Zerfall infolge kapillarer Instabilitäten zu Tropfen mit besonders engen Tropfengrößenspektren führt. Obwohl Rotationszerstäuber bereits seit Jahrzehnten in der Industrie verwendet werden, sind aus der Literatur keine Grundlagen zum Zerfall feststoffbeladener Flüssigkeitsstrahlen im Zentrifugalfeld bekannt. Die Auslegung von Rotationszerstäubern basiert häufig auf empirischen und produktspezifischen Daten und Erfahrungswerten. Daraus leitet sich die Zielsetzung der vorliegenden Arbeit ab, ein physikalisch-mathematisches Modell zu entwickeln, das die Vorhersage der Tropfengröße ermöglicht, die sich beim Zerfall laminar strömender, einphasiger oder feststoffbeladener Flüssigkeitsstrahlen im Zentrifugalfeld einstellt. Dieses mathematische Modell beruht auf der Anwendung der Methode der kleinen Schwingungen, bei der einer zeitlich gemittelten Grundströmung kleine instationäre Störungen in Form von sinusförmigen Auslenkungen der Phasengrenze überlagert werden. Aus den Bewegungsgleichungen für die zeitlich gemittelte Grundströmung eines Flüssigkeitsstrahls resultieren die zeitlich gemittelte Kontur, die sich infolge der Zentrifugalbeschleunigung einschnürt, die zeitlich gemittelten Geschwindigkeiten und die Krümmung der Strahlachse. Im Fall eines feststoffbeladenen Strahls wird das rheologische Verhalten mit dem Carreau-Yasuda-Modell beschrieben. Aus der Modellierung geht die Bewegungsgleichung in axialer Richtung als eine Differentialgleichung 2. Ordnung hervor, für die nur eine Randbedingung bekannt ist. Eine Methode zur Behandlung dieser Gleichung, die einen Lösungsweg über ein Rückwärtsschieß-Verfahren mit einer Näherungslösung als Randbedingung beinhaltet, wird hergeleitet und umgesetzt.Die Bewegungsgleichungen der zeitlich gemittelten Grundströmung beinhalten die Widerstandskraft bedingt der Relativbewegung zwischen Flüssig- und Gasphase. Diese ändert sich infolge der Beschleunigung und der Strahlkrümmung entlang des Strahls, so dass sich auch die Widerstandskraft entlang des Strahls in Betrag und Richtung ändert. Die Berechnung der Widerstandskraft erfordert daher einen Widerstandsbeiwert, der sowohl von der Anströmgeschwindigkeit als auch vom Anströmwinkel abhängt. Dieser wird mit Hilfe numerischer Strömungssimulationen ermittelt, indem das Strömungsfeld um einen Zylinder bei unterschiedlichen Anströmwinkeln und Anströmgeschwindigkeiten berechnet wird und die Druck- und Reibungskräfte an der Zylinderbegrenzung integriert werden. Basierend auf den numerischen Ergebnissen konnte eine Gesetzmäßigkeit für den Widerstandsbeiwert in Abhängigkeit der Reynoldszahl und des Anströmwinkels abgeleitet werden. Die kleinen instationären Störungen werden mit einer linearen Stabilitätsanalyse untersucht, aus der die kritische Wellenzahl der Störung hervorgeht, die zum Zerfall des Strahls in Tropfen führt. Die Beschreibung der Feststoff- und der Flüssigkeitsströmung erfolgt in Eulerscher Darstellung, d.h. jede Phase wird als Kontinuum betrachtet, für die die Erhaltungsgleichungen für Masse und Impuls separat gelöst werden. Die Wechselwirkungen zwischen Feststoff und Flüssigkeit werden durch zusätzliche Terme in den Impulsbilanzen berücksichtigt.Aus der Stabilitätsanalyse resultiert die Dispersionsgleichung, die sowohl unter dem Aspekt einer zeitlich absoluten als auch einer räumlich konvektiven Instabilität betrachtet werden kann. Für den nicht beschleunigten Strahl bestehen Unterschiede zwischen der Tropfengröße resultierend aus der räumlich konvektiven und der zeitlich absoluten Stabilitätsanalyse lediglich für niedrige Weberzahlen. Für hohe Weberzahlen sind die berechneten Tropfengrößen aus räumlich konvektiver und zeitlich absoluter Stabilitätsanalyse gleich. Durch die zusätzliche Zentrifugalbeschleunigung und die Kontraktion der zeitlich gemittelten Strahlkontur ändert sich dieses Verhalten, es zeigen sich deutliche Unterschiede zwischen zeitlich absoluter und räumlich konvektiver Instabilität. Für die Zerfallslänge von Flüssigkeitsstrahlen im Zentrifugalfeld, die dem physikalischmathematischen Modell als Randbedingung dient, wird ein Ähnlichkeitsgesetz abgeleitet, welches auf umfangreichen experimentellen Untersuchungen sowie etablierten und validierten Ansätzen aus der Literatur zur Vorhersage der Zerfallslänge sowohl unbeschleunigter als auch im Erdschwerefeld beschleunigter Flüssigkeitsstrahlen basiert. Dieses berücksichtigt im Gegensatz zu den etablierten Modellen die Wechselwirkung des Flüssigkeitsstrahls mit der Gasphase, die infolge der Relativbewegung zwischen Gas und Flüssigkeitsstrahl zur verstärkten Anfachung der kleinen Störungen und damit zu geringeren Zerfallslängen führt.Maßgeblich für die Tropfengröße, die sich beim Zerfall eines Flüssigkeitsstrahls einstellt, ist einerseits die Querschnittsfläche der zeitlich gemittelten Strahlkontur am Zerfallsort und andererseits die kritische Wellenlänge, die aus der Stabilitätsanalyse hervorgeht. Die Querschnittsfläche wird zum Einen durch die Zentrifugalbeschleunigung und zum Anderen durch die Zerfallslänge beeinflusst, da diese ein Maß für die Verweilzeit darstellt. Das entwickelte Modell wird sowohl anhand der zeitlich gemittelten Grundströmung als auch anhand der Tropfengröße validiert. Der Vergleich zwischen berechneten zeitlich gemittelten Strahlkonturen und eigenen experimentellen Ergebnissen sowie Strahlkonturen aus der Literatur zeigt eine gute Übereinstimmung. Aus dem Vergleich der angeregten Strahlkontur mit dem Experiment geht die räumliche konvektive Stabilitätsanalyse als die physikalisch sinnvolle Methode hervor, da sie die kritische Wellenlänge, die primär zum Zerfall des Strahls führt, sehr gut wiedergibt. Abweichungen zwischen der Tropfengröße aus dem Experiment und der räumlichen Stabilitätsanalyse, können auf Sekundäreffekte, die sogenannte Satellitentropfen hervorrufen, zurückgeführt werden. Obwohl die zeitliche Stabilitätsanalyse die experimentell ermittelte kritische Wellenlänge weniger genau wiedergibt als die räumliche, liegt die aus ihr hervorgehende Tropfengröße häufig näher an der experimentell ermittelten Tropfengröße. Auch dies beruht auf der Bildung von Satellitentropfen.Aus einer breit angelegten numerischen Parameterstudie gehen die Zentrifugalbeschleunigung, die Oberflächenspannungs- und die viskosen Kräfte sowie der Impuls der Flüssigkeitsstrahlen als Haupteinflussgrößen auf die Tropfengröße hervor. Die Feststoffbeladung zeigt keinen signifikanten Einfluss auf die Tropfengröße. Weder in der zeitlich gemittelten Grundströmung noch in der Bewegung des angeregten Strahls treten signifikante Änderungen infolge unterschiedlicher Konzentration, Partikelgröße und Dichte des Feststoffs auf. Die Experimente stützen diesen Befund.