Numerische Beschreibung technischer Verbrennungssysteme

Beschreibung

Motoren, Flugtriebwerke oder Gasturbinen sind nur einige Beispiele für technische Verbrennungssysteme. Die im Brennstoff chemisch gebundene Energie wird dabei unter Zuhilfenahme eines Verbrennungsprozesses in andere Energieformen überführt. Die Beherrschung der Verbrennung ist von entscheidender Bedeutung, um effiziente und schadstoffarme Systeme zu entwickeln. Die Computersimulation leistet dabei schon heute als Vorhersagewerkzeug einen großen Beitrag, der in Zukunft weiter wachsen wird. Entscheidend ist die simultane Weiterentwicklung von Turbulenz- und Verbrennungsmodellen, um die Ergebnisgüte der Simulationen weiter zu verbessern. In der vorliegenden Arbeit ist ein Gesamtverfahren zur Simulation von Verbrennungssystemen entwickelt worden. Dabei werden signifikante Verbesserungen gegenüber herkömmlichen, in der Industrie genutzten Verfahren durch die direkte Auflösung der großen Strömungsstrukturen mithilfe der Grobstruktursimulation erlangt. Bei der Modellierung der Verbrennung wird auf eine Tabellierung der möglichen thermo-chemischen Zustände zurückgegriffen. Die Eignung des Verfahrens wird anhand von dreidimensionalen, turbulenten Testfällen validiert. Dabei werden sowohl vorgemischte als auch nicht-vorgemischte Konfigurationen untersucht.