@phdthesis{Nakov2015,
  author    = {Nakov, Galin},
  title     = {Rohemissionsmodellierung auf Basis detaillierter Chemie},
  url       = {https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-34668},
  institution = {FG Thermodynamik / Thermische Verfahrenstechnik},
  school    = {BTU Cottbus - Senftenberg},
  year      = {2015},
  abstract  = {Diese Dissertation befasst sich mit der numerischen Simulation von Verbrennung sowie Ruß- und NOx-Emissionen in Dieselmotoren. F{\"u}r die Rußsimulation wurde das detaillierte Rußmodell von Prof. Dr. F. Mauß angewandt, das auf einer Flamelet-Bibliothek basiert (engl. Flamelet Library of Sources - FLOS). Dabei wird die detaillierte Chemie a priori gel{\"o}st und tabelliert, wodurch eine Ber{\"u}cksichtigung von lokalen Chemie- und Turbulenzeffekten bei akzeptablen CPU-Rechenzeiten erm{\"o}glicht wird. Unter der berechtigten Annahme, dass die Rußchemie viel langsamer als die turbulenten L{\"a}ngenskalen im Str{\"o}mungsfeld ist, k{\"o}nnen Rußreaktionsraten vorausberechnet und in der FLOS tabelliert werden. Des Weiteren wurde ein {\"a}hnlich gestaltetes NOx-Modell entwickelt, das auch auf einem Flamelet-Bibliotheksansatz basiert. Eine große Herausforderung bei der Anwendung von Flamelet-Bibliotheksans{\"a}tzen ist die Kopplung zum CFD-Code. Eines der Hauptziele dieser Arbeit ist die Entwicklung einer neuen Methode, mit der die Kopplung zum CFD-Code verbessert wird. Der vorgeschlagene Ansatz weist eine weitere Bibliothek auf, in der Temperaturprofile von station{\"a}ren Flamelets tabelliert sind. Mithilfe dieser zus{\"a}tzlichen Bibliothek kann das Flamelet ausgew{\"a}hlt werden, das genau den thermodynamischen Bedingungen und der Gemischzusammensetzung in der CFD-Zelle entspricht. Damit wird die Konsistenz zwischen FLOS und CFD-Code hinsichtlich Mischungs-bruch und Temperatur gew{\"a}hrleistet. Weitere Optimierung der Kopplung zwischen FLOS und dem CFD-Code wurde durch die Ber{\"u}cksichtigung der lokalen Acetylenkonzentration erreicht. Das Rußmodell ist unabh{\"a}ngig von dem in der CFD-Software verwendeten Verbrennungsmodell. Somit werden die Verbrennungsvorg{\"a}nge in der Gasphase vom Rußmodell nicht beeinflusst. Gleichzeitig wird das Rußmodell von der Gasphasenchemie nicht beeinflusst. W{\"a}hrend der station{\"a}ren Flamelet-Rechnungen ist die lokale Rußoberfl{\"a}che, von der das Oberfl{\"a}chenwachstum direkt abh{\"a}ngt, nicht bekannt. Aus diesem Grund kann der Acetylenverbrauch durch Rußoberfl{\"a}chenwachstum in der FLOS nicht explizit berechnet werden. Deshalb wurde das Acetylen-Feedback eingef{\"u}hrt: eine Limitierung der Rußoberfl{\"a}chenwachstumsrate, die die lokale Acetylenkonzentration ber{\"u}cksichtigt. Das FLOS-Modell und die neu entwickelten Ans{\"a}tze wurden mit dem CFD-Code STAR-CD© gekoppelt. Das resultierende CFD-Paket wurde f{\"u}r dieselmotorische Verbrennungs- und Emissionssimulation eingesetzt. Der Schwerpunkt der numerischen Untersuchungen lag auf dem Einfluss der AGR-Rate und der Einspritzstrategie auf die Verbrennung und die dabei entstehenden Ruß- und NOx-Emissionen. In diesem Kontext wurde {\"u}ber die Qualit{\"a}t des CFD-Setups und der Verbrennungssimulation diskutiert, die f{\"u}r eine zuverl{\"a}ssige Rußsimulation erforderlich ist. Die Simulationsergebnisse wurden mit experimentellen und diagnostischen Daten verglichen und zeigen eine sehr gute {\"U}bereinstimmung f{\"u}r die im Rahmen dieser Arbeit untersuchten Betriebspunkte. Diese Ergebnisse zeigen das Potenzial der verbrennungs-motorischen CFD-Simulation hinsichtlich Brennverfahrensoptimierung auf.},
  subject      = {Dieselmotor},
  language  = {de}
}