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Zur jüngsten Entwicklung in der Modellierung von turbulenten Verbrennungsprozessen mittels ODT

  • 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 passivenDie 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.show moreshow less

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Metadaten
Author: Tommy StarickORCiD, Juan Ali Medina MéndezORCiD, Marten KleinORCiD, Zoltan Jozefik, Heiko SchmidtORCiD
URL:https://www-docs.b-tu.de/fg-stroemungsmodellierung/public/Starick_Abstract_Flammentag_19.pdf
URL:https://www-docs.b-tu.de/fg-stroemungsmodellierung/public/Starick_2019_Flammentag19_Starick_Paper.pdf
URL:http://www.leat.rub.de/index.php?do=Flammentag.html
Title of the source (German):29. Deutscher Flammentag, 17-18 September 2019, Bochum, DE
Document Type:Conference publication not peer-reviewed
Language:German
Year of publication:2019
Tag:One-Dimensional Turbulence (ODT) , reaktive Strömungen
Number of pages:10
Faculty/Chair:Fakultät 3 Maschinenbau, Elektro- und Energiesysteme / FG Numerische Strömungs- und Gasdynamik
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