Die Kombination von numerischen Methoden eines neuen linearen Transformationsmodells mit Laser-Messverfahren zur Charakterisierung laminarer Flammen

• Antragsteller: Dr. Torsten Methling
• Fachliche Zuordnung: Energieverfahrenstechnik ; Physikalische Chemie von Molekülen, Flüssigkeiten und Grenzflächen, Biophysikalische Chemie
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 397116102

Um die anthropogene Erhöhung der CO2-Konzentration in unserer Atmosphäre einzudämmen, ist der Ersatz konventioneller fossiler durch alternative, regenerative Brennstoffe unerlässlich. Um zukünftig mit den neuen Brennstoffen einen zuverlässigen und schadstoffarmen Betrieb von Verbrennungsmaschinen in beispielsweise Kraftwerken, Automobilen oder Flugzeugen sicherzustellen, müssen diese angepasst oder neu ausgelegt werden. Für die numerische Auslegung dieser Maschinen sind exakte chemisch-kinetische Modelle von zentraler Bedeutung. Dieses Vorhaben soll dabei zu der Weiterentwicklung der chemisch-kinetischen Modelle beitragen. Hierfür sollen Laser-Messverfahren (Raman-Spektroskopie, laserinduzierte Fluoreszenz) angewandt werden, um Spezieskonzentrationen in laminaren Methan- und Ethan-Vormischflammen zu bestimmen. Die zu ermittelnden Speziesprofile stellen hierbei eine essentielle Datengrundlage für die Entwicklung und Validierung chemisch-kinetischer Modelle dar. Erstmals soll ein neu entwickeltes lineares Transformationsmodell verwendet werden, um numerisch unterstützt die experimentelle Unsicherheit der Konzentrationsbestimmung durch Laser-Messverfahren zu bewerten und ggf. zu reduzieren. Dadurch soll die Qualität der Messdaten dieser Verfahren, die zumeist hohe experimentelle Unsicherheiten bei dieser Quantifizierung aufweisen, nachhaltig erhöht werden und die Messmethode ggf. für weitere Messungen kalibriert werden. Zusätzlich sollen die Messdaten direkt für die Weiterentwicklung eines chemisch-kinetischen Modells verwendet werden. Dazu wird ein Optimierungsverfahren für chemisch-kinetische Modelle angewandt, das ebenfalls auf dem linearen Transformationsmodell basiert, um die Übereinstimmung zwischen experimentellen Messdaten und numerischen Simulationswerten zu erhöhen. Die Messdaten dieses Vorhabens ergänzen dabei die Datenbank der Zielgrößen verschiedenster, existierender Grundlagenexperimente, die die Datenbasis des Optimierungsverfahrens bildet.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: Schweden
• Beteiligte Institution: Lund University ; Department of Physics
• Gastgeber: Professor Dr. Marcus Aldén