@misc{StarickMedinaMendezKleinetal., author = {Starick, Tommy and Medina M{\´e}ndez, Juan Ali and Klein, Marten and Jozefik, Zoltan and Schmidt, Heiko}, title = {Zur j{\"u}ngsten Entwicklung in der Modellierung von turbulenten Verbrennungsprozessen mittels ODT}, series = {29. Deutscher Flammentag, 17-18 September 2019, Bochum, DE}, journal = {29. Deutscher Flammentag, 17-18 September 2019, Bochum, DE}, pages = {10}, abstract = {Die vorliegende Arbeit befasst sich mit den j{\"u}ngsten Entwicklungen und Anwendungen des One-Dimensional Turbulence (ODT) Modells auf reaktive Str{\"o}mungen. Bei ODT handelt es sich um ein stochastisches und abbildungsbasiertes Turbulenzmodell zur Simulation von turbulenten Str{\"o}mungen. In ODT wird das eindimensionale Rechengebiet als gedachte Linie durch das dreidimensionale Str{\"o}mungsfeld verstanden, welches in Richtung des mittleren Gradienten einer Geschwindigkeit oder anderer skalarer Felder orientiert ist. Die Besonderheit von ODT liegt in der Modellierung der turbulenten Advektion durch stochastisch auftretende Wirbelereignisse. Die molekulare Diffusion und Reaktionskinetik entlang des ODT-Rechengebietes wird mittels sich zeitlich entwickelnder, deterministischer Erhaltungsgleichungen ber{\"u}cksichtigt und vollst{\"a}ndig aufgel{\"o}st. In dieser Arbeit werden vorl{\"a}ufige ODT-Simulationsergebnisse von reaktiven Str{\"o}mungen f{\"u}r jeweilsein offenes und ein geschlossenes System vorgestellt. Essentielle Vorarbeiten, die die Vermischungeines passiven Skalars in einer planaren Strahld{\"u}se untersuchen, werden ebenfalls gezeigt. Beim offenen System handelt es sich um eine Methan/Luft Freistrahl-Flamme in einer umgebenden Str{\"o}mung aus heißen Verbrennungsgasen. Die Simulationsergebnisse werden zu Vergleichszweckenden Messungen von Cabra et al. gegen{\"u}bergestellt. Beim geschlossenen System wird die Selbstz{\"u}ndung von mageren n-Heptan Gemischen bei niedrigen Temperaturen und komplexer Reaktionskinetik betrachtet. Hierbei werden die ODT-Ergebnisse mit den Resultaten aus einer Direkten Numerischen Simulation (DNS) verglichen. In den durchgef{\"u}hrten Studien konnte gezeigt werden, dass die mittels ODT erzeugten Statistiken eine beachtlich gute {\"U}bereinstimmung mit den Vergleichsdaten aufweisen. Im Hinblick auf die reduzierte Dimensionalit{\"a}t von ODT, die Qualit{\"a}tder erzielten Ergebnisse und die erforderliche Rechenleistung, stellt ODT ein attraktives Modell zurSimulation von turbulenten und reaktiven Str{\"o}mungen dar.}, language = {de} } @misc{StarickMedinaMendezKleinetal., author = {Starick, Tommy and Medina M{\´e}ndez, Juan Ali and Klein, Marten and Jozefik, Zoltan and Schmidt, Heiko}, title = {Zur j{\"u}ngsten Entwicklung in der Modellierung von turbulenten Verbrennungsprozessen mittels ODT}, pages = {1}, language = {de} } @misc{MedinaMendezSchmidt, author = {Medina M{\´e}ndez, Juan Ali and Schmidt, Heiko}, title = {Application of ODT to constant volume autoignition problems}, series = {Proceedings in Applied Mathematics and Mechanics}, volume = {17}, journal = {Proceedings in Applied Mathematics and Mechanics}, number = {1}, issn = {1617-7061}, doi = {10.1002/pamm.201710291}, pages = {643 -- 644}, abstract = {The One-Dimensional Turbulence (ODT) model is applied to a constant volume configuration by means of a periodic, one-dimensional domain subject to randomized ensemble members with initial inhomogeneous temperature fields and homogeneous mass fraction profiles. The multidimensional turbulent interactions in the flow are modeled by the separate implementation of turbulent advection and the diffusion-reaction processes, neglecting the mean advection of the system. On one hand, turbulent advection is modeled by means of the eddy events defined within the framework of ODT; on the other hand, the diffusion-reaction system is solved by means of the Zero-Mach limit conservation equations discretized with a 1D Finite Volume Method (FVM). The treatment is specialized in this work to constant volume systems. Due to the inherent stiffness of the diffusion-reaction system, an operator splitting approach is also included in the formulation. Results for n-Heptane chemistry comprising the temporal evolution of the heat release rate, pressure and normalized density-weighted displacement speed are shown and compared to DNS results from Yoo et al. [Combust. Flame 158 (2011) 1727-1741], in terms of individual ensemble members and mean ensemble behavior. The results show that it is possible to obtain reasonably good results in comparison to the DNS if an appropriate set of initial conditions is used. Furthermore, it is shown that the model uncertainty is negligible in comparison to the ensemble standard deviation introduced by randomized initial conditions. Overall, this work introduces the framework for constant volume autoignition in ODT and shows its efficiency for complex chemistry simulations.}, language = {en} } @misc{MedinaMendezGlaweStaricketal., author = {Medina M{\´e}ndez, Juan Ali and Glawe, Christoph and Starick, Tommy and Sch{\"o}ps, Mark Simon and Schmidt, Heiko}, title = {IMEX-ODTLES: A multi-scale and stochastic approach for highly turbulent flows}, series = {Proceedings in Applied Mathematics and Mechanics}, volume = {19}, journal = {Proceedings in Applied Mathematics and Mechanics}, number = {1}, issn = {1617-7061}, doi = {10.1002/pamm.201900433}, abstract = {The stochastic One-Dimensional Turbulence (ODT) model is used in combination with a Large Eddy Simulation (LES) approach in order to illustrate the potential of the fully coupled model (ODTLES) for highly turbulent flows. In this work, we use a new C++ implementation of the ODTLES code in order to analyze the computational performance in a classical incompressible turbulent channel flow problem. The parallelization potential of the model, as well as its physical and numerical consistency are evaluated and compared to Direct Numerical Simulations (DNSs). The numerical results show that the model is capable of reproducing a representative part of the DNS data at a cheaper computational cost. This advantage can be enhanced in the future by the implementation of a straightforward parallelization approach.}, language = {en} } @misc{MedinaMendezSchmidtRiebel, author = {Medina M{\´e}ndez, Juan Ali and Schmidt, Heiko and Riebel, Ulrich}, title = {Towards a One-Dimensional Turbulence Approach for Electrohydrodynamic Flows}, series = {11th International Symposium on Turbulence and Shear Flow Phenomena (TSFP11), Southampton, UK, July 30 to August 2, 2019}, journal = {11th International Symposium on Turbulence and Shear Flow Phenomena (TSFP11), Southampton, UK, July 30 to August 2, 2019}, pages = {6}, abstract = {The One-Dimensional Turbulence model is modified in this work for its application to a classical electrohydrodynamic (EHD) problem. Being the first study case, this work is focused on the influence of electrostatic fields and space charge on the velocity field inside a wire-plate Electrostatic Precipitator (ESP) with one-way-coupling dynamics. The study case is an attempt to replicate velocity profiles and Turbulent Kinetic Energy (TKE) budgets obtained in the Direct Numerical Simulation (DNS) carried out by Soldati and Banerjee (1998). Qualitative trends are confirmed in preliminary ODT results, thus showing the potential of the stochastic ODT modeling approach for other types of EHD flows.}, language = {en} } @misc{MedinaMendezSchmidtRiebel, author = {Medina M{\´e}ndez, Juan Ali and Schmidt, Heiko and Riebel, Ulrich}, title = {Towards a One-Dimensional Turbulence Approach for Electrohydrodynamic Flows}, language = {en} } @misc{MedinaMendezSchmidtRiebel, author = {Medina M{\´e}ndez, Juan Ali and Schmidt, Heiko and Riebel, Ulrich}, title = {Extension of the One-Dimensional Turbulence model towards electrohydrodynamic variable density flows}, series = {17th European Turbulence Conference (ETC2019), 3-6 September 2019, Torino,}, journal = {17th European Turbulence Conference (ETC2019), 3-6 September 2019, Torino,}, address = {Turin}, pages = {1}, language = {en} } @misc{MedinaMendezKleinSchmidt, author = {Medina M{\´e}ndez, Juan Ali and Klein, Marten and Schmidt, Heiko}, title = {One-Dimensional Turbulence investigation of variable density effects due to heat transfer in a low Mach number internal air flow}, series = {International Journal of Heat and Fluid Flow}, volume = {80}, journal = {International Journal of Heat and Fluid Flow}, issn = {0142-727X}, doi = {10.1016/j.ijheatfluidflow.2019.108481}, pages = {19}, abstract = {A novel spatial formulation of the One-Dimensional Turbulence (ODT) model is applied to a vertical pipe-flow with heat transfer, analogous to the Direct Numerical Simulation (DNS) performed by Bae et al. [Phys. Fluids 18, (075102) (2006)]. The framework presented here is an extension for radially confined domains of the cylindrical ODT spatial formulation for low Mach number flows with variable density. The variable density simulations for air (Prandtl number Pr = 0.71) are performed at an initial bulk Reynolds number Reb (DNS) = 6000 and Grashof number Gr (DNS) = 6.78*10^6. ODT results are presented for both the spatial formulation introduced in this work and the standard temporal formulation for cylindrical flows introduced by Lignell et al. [Theor. Comput. Fluid Dyn. 32, 4 (2018), pp. 495-520]. Streamwise bulk profiles and radial profiles at specific streamwise positions for the temporal and spatial formulations are in good agreement with the DNS results from Bae et al. For the present application, the spatial formulation yields physically better results in comparison to the temporal formulation. Overall, the findings in the original work of Bae et al. were corroborated with ODT. Although the framework proposed in this work is not a compressible framework and has some clear limitations regarding conservation properties, we suggest its use for future studies in the low Mach number variable density regime.}, language = {en} } @misc{MedinaMendezSchmidtLignell, author = {Medina M{\´e}ndez, Juan Ali and Schmidt, Heiko and Lignell, David O.}, title = {Application of the One-Dimensional Turbulence model to incompressible channel and pipe flow}, series = {Publications Turbulent Reacting Flow Research Dr. David Lignell, Brigham Young University}, journal = {Publications Turbulent Reacting Flow Research Dr. David Lignell, Brigham Young University}, pages = {24}, language = {en} } @misc{BacherRiebelMedinaMendezetal., author = {Bacher, Christian and Riebel, Ulrich and Medina M{\´e}ndez, Juan Ali and Schmidt, Heiko}, title = {Nutzbarmachung des elektrischen Windes zum verbesserten W{\"a}rme und Stofftransport im Elektroabscheider}, series = {ProcessNet 2020, Fachgruppe Gasreinigung}, journal = {ProcessNet 2020, Fachgruppe Gasreinigung}, pages = {1}, abstract = {Zur F{\"o}rderung einer nachhaltigeren Wertsch{\"o}pfungskette werden im Rahmen der Energiewende st{\"a}ndig neue Verfahren und Konzepte zu deren Umsetzung entwickelt. Eines dieser Konzepte befasst sich mit der Zusammenf{\"u}hrung bislang entkoppelter Prozessschritte in Gasreinigungssystemen aus der Energie- und Anlagentechnik. Aus den daraus resultierenden Einsparungen bei den Investitionskosten profitieren nicht nur die klassischen Energieerzeugeuer und Produktionsanlagen in der chemischen Industrie, sondern es werden auch neue Anreize zur dezentralen Energieeinspeisung von kleineren und mittelst{\"a}ndischen Unternehmen gesetzt. Elementarer Bestandteil dieser Gasreinigungssysteme sind h{\"a}ufig Elektroabscheider, welche weit verbreitet im Einsatz sind um Abgase von St{\"a}uben bzw. Aerosolen zu befreien, oder um staubf{\"o}rmige Wertprodukte aus Gasstr{\"o}mungen abzuscheiden. Die in Elektroabscheidern prinzipbedingt vorhandenen elektro¬¬hydro¬dyna¬mischen Str{\"o}mungen, auch als elektrischer Wind bezeichnet, sollen nun systematisch genutzt werden, um neben der Aerosolabscheidung gleichzeitig Aufgaben des W{\"a}rme- und Stoffaustauschs zu l{\"o}sen. Inhalte der Untersuchungen Zur Validierung der Machbarkeit dieser neuen Techniken wurde der Einfluss des elektrischen Windes auf die turbulente Quervermischung, anhand des verbesserten W{\"a}rme- und Stofftransports, sowie des Druckverlusts im Rohrelektroabscheider getestet. Bei den Untersuchungen wurden unterschiedliche Str{\"o}mungsgeschwindigkeiten, Elektrodengeometrien und Betriebsspannungen, sowie die Anwesenheit von Aerosol ber{\"u}cksichtigt. Ein Teil der Ergebnisse diente bereits als Validierungsgrundlage f{\"u}r numerische Simulationen mit einem neuartigen Turbulenzmodell [1]. [1] Medina, J., Schmidt, H., Riebel, U., Application of the one-dimensional turbulence model for electrohydrodynamic variable density flows, 17th European Turbulence Conference, 3-6 September 2019, Torino, Italy}, language = {de} } @misc{MedinaMendezBacherSchmidtetal., author = {Medina M{\´e}ndez, Juan Ali and Bacher, Christian and Schmidt, Heiko and Riebel, Ulrich}, title = {EHD-ODT: a stochastic turbulence model for the study of heat and mass transfer in wire-tube electrostatic precipitators}, series = {Jahrestreffen der ProcessNet-Fachgruppen Computational Fluid Dynamics und Gasreinigung}, journal = {Jahrestreffen der ProcessNet-Fachgruppen Computational Fluid Dynamics und Gasreinigung}, publisher = {DECHEMA e.V.}, pages = {2}, language = {en} } @misc{MedinaMendezSchmidt, author = {Medina M{\´e}ndez, Juan Ali and Schmidt, Heiko}, title = {The One-Dimensional Turbulence aspects of internal forced convective flows}, series = {14th World Congress on Computational Mechanics (WCCM XIV) ; 8th European Congress on Computational Methods in Applied Science and Engineering (ECCOMAS 2020)}, journal = {14th World Congress on Computational Mechanics (WCCM XIV) ; 8th European Congress on Computational Methods in Applied Science and Engineering (ECCOMAS 2020)}, address = {Paris, France}, pages = {1}, language = {en} }