Numerische Berechnung technischer Verbrennungssysteme:
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Düsseldorf
VDI-Verl.
2009
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| Edition: | Als Ms. gedr. |
| Series: | Fortschrittberichte VDI : Reihe 6, Energietechnik
581 |
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|---|---|
| adam_text | Titel: Numerische Berechnung technischer Verbrennungssysteme
Autor: Olbricht, Clemens
Jahr: 2009
Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung 1
1.1 Motivation und Zielstellung 1
1.2 Stand der Forschung 4
1.3 Struktur der Arbeit 9
2 Beschreibung und Modellierung turbulenter Strömungen 11
2.1 Strömungsmechanische Gleichungen 11
2.2 Turbulenz 16
2.2.1 Turbulente Skalen 19
2.3 Modellierung turbulenter Strömungen 20
2.3.1 Die Grobstruktursimulation 20
3 Beschreibung und Modellierung turbulenter Verbrennung 27
3.1 Chemische Reaktionen 28
3.2 Der Mischungsgrad-Ansatz 30
3.3 Reduktionsstrategien 32
3.4 Verbrennungsmodellierung mit Flamelet-Konzepten 34
3.4.1 Steady-Flamelet-Modellierung 34
3.4.2 Flamelet Generated Manifolds 38
3.5 Modellierung der Skalarfeinstrukturverteilung 43
3.5.1 PDF-Modellierung im Steady-Flamelet-Kontext 43
3.5.2 PDF-Modellierung im FGM-Kontext 44
3.5.3 Transportierte Monte-Carlo-PDF-Verfahren 48
4 Numerisches Verfahren 53
4.1 Numerische Techniken im Kontext der Finite-Volumen-Methode 55
4.1.1 Räumliche Diskretisierung 55
4.1.2 Diskretisierung der allgemeinen Transportgleichung 56
4.1.3 Konvektive Flüsse 58
4.1.4 Diffusive Flüsse und Gradienten 60
4.1.5 Zeitdiskretisierung 62
4.1.6 Druckkorrektur 63
4.1.7 Randbedingungen 65
4.2 Numerische Lösungsprozeduren 67
4.2.1 Mischung mit variabler Dichte 67
4.2.2 Reagierende Strömung mit variabler Dichte 70
4.3 Numerische Umsetzung des Monte-Carlo-Verfahrens 72
V
5 Die eindimensionale Dichtewelle ??
5.1 Durchführung der Simulationen der Dichtewelle 78
5.2 Ergebnisse zur eindimensionalen Dichtewelle 80
6 Die Sydney-Staukörperkonfiguration 88
6.1 Eigenschaften und Autbau der Staukörperkonflguration 89
6.2 Entwicklungen und experimentelle Untersuchungen des Staukörperbrenners 91
6.3 Strömungseigenschaften der untersuchten Staukörperkonfigurationen .... 92
6.4 Bisherige Grobstruktursimulationen der Sydney-Flammen 95
6.5 Durchführung der Simulationen 97
6.6 Ergebnisse: Isotherme Strömungen 101
6-6.1 Isotherme Staukörperströmung 103
6.6.2 Isotherme verdrallte Staukörperströmungen 103
6.7 Ergebnisse: Reaktive Strömungen 109
6.7.1 Staukörperstabilisierte Flammen 111
6.7.2 Staukörperstabilisierte Drallflammen 135
7 Abgehobene turbulente Flammen 150
7.1 Flammenstabilisierung durch Gasrezirkulation 151
7.1.1 Aufbau der Druckbrennkammer und Experimente 151
7.1.2 Bisherige Grobstruktursimulationen der Druckbrennkammer .... 154
7.1.3 Durchführung der Simulationen zur Druckbrennkammer 155
7.1.4 Ergebnisse: Druckbrennkammer 160
7.2 Flammenstabilisierung durch triple-flames 164
7.2.1 Experimentelle Untersuchung der Flamme PFl 165
7.2.2 Bisherige Grobstruktursimulationen der Flamme PFl 167
7.2.3 Durchführung der Simulationen der Flamme PFl 168
7.2.4 Ergebnisse: Abgehobene Freistrahlflamme PFl 173
8 Zusammenfassung 182
8.1 Die Forschungsschwerpunkte 183
9 Ausblick 186
Literaturverzeichnis 187
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