Vormischflammmen und geschichtete Flammen unter technisch relevanten Bedingungen: Grobstruktursimulationen mit vortabellierten Chemiemodellen
Final Report Abstract
Die übergeordnete wissenschaftliche Fragestellung dieses Vorhabens bestand darin, vorgemischte geschichtete Flammen unter Bedingungen zu untersuchen, wie sie durch zukünftige Technologieentwickungen vorgegeben werden, wie Schichtung unter Einbeziehung des stöchiometrischen Punktes, hohe Reynolds-Zahlen und Wasserstoffzumischung. In diesem Projekt wurden Feinstrukturmodelle im LES-Kontext entwickelt, die auf Turbulenz- Chemie-Interaktionsmodellen beruhen und in geeigneter Weise tabelliert wurden. Als Brennstoff wurden zunächst Methan, später Wasserstoff vorgesehen. Die wichtigsten Ergebnisse dieses Projektes können wie folgt zusammengefasst werden: Alle Entwicklungen dieses Projektes beruhen auf einem Modellierungskontext, der durch Nutzung detaillierter Chemie, der Reduktion auf eine geringe Anzahl von Kontrollvariablen, wie Mischungsgrad, Fortschrittsvariable, und unter Umständen weitere Variablen, wie atomare OH-Konzentration oder Enthalpie, sowie der Aufdickung der Flammenfront gekennzeichnet ist. - Es ist gelungen, ein Modell für Flammen mit hohen Karlovitz-Zahlen zu entwickeln, das auf flamelets und Strain-Einfluss beruht. Dieser Einfluss wird über eine weitere Kontrollvariable in Form der atomaren Wasserstoffkonzentration erfasst. - Es konnte gezeigt werden, dass ein F-TACLES-Modell, das auf einer dynamischen Bestimmung der Flammenverwinklung beruht, eine im Vergleich zu Modellen mit konventioneller Flammenverdickung deutlich höhere Auflösung der Verwinklung ermöglicht. - Durch eine gezielte Interpolationsstrategie des chemischen Quellterms wurde demonstriert, dass die Rechenzeit der Grobstruktursimulation deutlich reduziert werden kann. - Ein Modell wurde entwickelt, mit dem differenzielle Diffusion für den Fokus der im Antrag stehenden Flammentypen systemkonsistent erfasst werden kann.
Publications
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(See online at https://doi.org/10.1016/j.proci.2018.06.228)
