TY - GEN A1 - Starick, Tommy A1 - Medina Méndez, Juan Ali A1 - Klein, Marten A1 - Jozefik, Zoltan A1 - Schmidt, Heiko T1 - Zur jüngsten Entwicklung in der Modellierung von turbulenten Verbrennungsprozessen mittels ODT T2 - 29. Deutscher Flammentag, 17-18 September 2019, Bochum, DE N2 - Die vorliegende Arbeit befasst sich mit den jüngsten Entwicklungen und Anwendungen des One-Dimensional Turbulence (ODT) Modells auf reaktive Strömungen. Bei ODT handelt es sich um ein stochastisches und abbildungsbasiertes Turbulenzmodell zur Simulation von turbulenten Strömungen. In ODT wird das eindimensionale Rechengebiet als gedachte Linie durch das dreidimensionale Strömungsfeld 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 berücksichtigt und vollständig aufgelöst. In dieser Arbeit werden vorläufige ODT-Simulationsergebnisse von reaktiven Strömungen für jeweilsein offenes und ein geschlossenes System vorgestellt. Essentielle Vorarbeiten, die die Vermischungeines passiven Skalars in einer planaren Strahldüse untersuchen, werden ebenfalls gezeigt. Beim offenen System handelt es sich um eine Methan/Luft Freistrahl-Flamme in einer umgebenden Strömung aus heißen Verbrennungsgasen. Die Simulationsergebnisse werden zu Vergleichszweckenden Messungen von Cabra et al. gegenübergestellt. Beim geschlossenen System wird die Selbstzündung 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 durchgeführten Studien konnte gezeigt werden, dass die mittels ODT erzeugten Statistiken eine beachtlich gute Übereinstimmung mit den Vergleichsdaten aufweisen. Im Hinblick auf die reduzierte Dimensionalität von ODT, die Qualitätder erzielten Ergebnisse und die erforderliche Rechenleistung, stellt ODT ein attraktives Modell zurSimulation von turbulenten und reaktiven Strömungen dar. KW - One-Dimensional Turbulence (ODT) , reaktive Strömungen Y1 - 2019 UR - https://www-docs.b-tu.de/fg-stroemungsmodellierung/public/Starick_Abstract_Flammentag_19.pdf UR - https://www-docs.b-tu.de/fg-stroemungsmodellierung/public/Starick_2019_Flammentag19_Starick_Paper.pdf UR - http://www.leat.rub.de/index.php?do=Flammentag.html ER - TY - GEN A1 - Starick, Tommy A1 - Medina Méndez, Juan Ali A1 - Klein, Marten A1 - Jozefik, Zoltan A1 - Schmidt, Heiko T1 - Zur jüngsten Entwicklung in der Modellierung von turbulenten Verbrennungsprozessen mittels ODT Y1 - 2019 UR - https://www-docs.b-tu.de/fg-stroemungsmodellierung/public/Starick_2019_Flammentag19_Starick_Poster.pdf ER - TY - GEN A1 - Starick, Tommy A1 - Schmidt, Heiko T1 - Stochastische Modellierung einer Methan/Luft Freistrahl-Flamme mit detaillierter Chemie T2 - 30. Deutscher Flammentag, 28-29 September 2021, Hannover, DE Y1 - 2020 UR - https://www-docs.b-tu.de/fg-stroemungsmodellierung/public/Starick_2020_Flammentag_Abstract.pdf ER - TY - GEN A1 - Starick, Tommy A1 - Schmidt, Heiko T1 - Stochastische Modellierung einer Methan/Luft Freistrahl-Flamme mit detaillierter Chemie T2 - 30. Deutscher Flammentag, Hannover-Garbsen, 28-29 September 2021 N2 - Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der stochastischen Modellierung einer Methan/Luft Freistrahl-Flamme unter Verwendung des One-Dimensional Turbulence (ODT) Modells. Bei der untersuchten Cabra-Brennerkonfiguration handelt es sich um ein offenes System, bei welchem ein vorgemischter Methan/Luft Freistrahl von einer zentral angeordneten Düse in eine Umgebungsströmung aus heißen Verbrennungsgasen strömt. Das One-Dimensional Turbulence Modell ist ein stochastisches und abbildungsbasiertes Modell, welches die molekulare Diffusion und Reaktionskinetik durch sich zeitlich entwickelnde, deterministische Erhaltungsgleichungen berücksichtigt und entlang eines eindimensionalen Rechengebietes vollständig auflöst. Die Besonderheit von ODT liegt in der Modellierung der turbulenten Advektion über zufällig auftretende Wirbelereignisse, welche den fundamentalen Erhaltungseigenschaften unterliegen. Für die Abbildung der Methan/Luft Verbrennungschemie wird ein reduzierter Mechanismus mit 19 Spezies und 15 Reaktionen und ein detaillierter Mechanismus mit 53 Spezies und 325 Reaktionen eingesetzt. Die gezeigten vorläufigen ODT-Simulationsergebnisse der Methan/Luft Freistrahl-Flamme beinhalten Mittellinienprofile, radiale Profile, Streudiagramme und zweidimensionale Visualisierungen der Freistrahl-Flamme, welche mit einer zylindrischen Formulierung von ODT erzeugt wurden. Zu Vergleichszwecken werden die Simulationsergebnisse experimentellen Messungen gegenübergestellt. Obwohl die Simulation von reaktiven Freistrahl-Flammen keinen neuen Anwendungsfall von ODT darstellt, ist die akkurate Wiedergabe des sensiblen Zusammenspiels des zunächst unverbrannten Freistrahls mit der heißen Umgebungsströmung eine Herausforderung für das Modell. In der durchgeführten Studie konnte gezeigt werden, dass die mittels ODT erzeugten Statistiken eine beachtlich gute Übereinstimmung mit den Vergleichsdaten aufweisen. Im Hinblick auf die reduzierte Dimensionalität von ODT, die Qualität der erzielten Ergebnisse und die erforderliche Rechenleistung, stellt ODT ein attraktives Modell zur Simulation von turbulenten und reaktiven Strömungen dar. Y1 - 2021 UR - https://www-docs.b-tu.de/fg-stroemungsmodellierung/public/Starick_2021_Flammentag.pdf ER -