Zur Vorhersage technischer Verbrennungssysteme im Hinblick auf flüssige Brennstoffe:
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| Language: | German |
| Published: |
Düsseldorf
VDI-Verl.
2009
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| Edition: | Als Ms. gedr. |
| Series: | Fortschrittberichte VDI : Reihe 6, Energietechnik
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| adam_text | Titel: Zur Vorhersage technischer Verbrennungssysteme im Hinblick auf flüssige Brennstoffe
Autor: Hahn. Frederik
Jahr: 2009
Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung 1
1.1 Motivation der Arbeit 2
1.2 Stand der Forschung 3
1.3 Zielsetzung 5
1.4 Aufbau der Arbeit 6
2 Physikalische Grundlagen 7
2.1 Grundlegende Gleichungen 7
2.1.1 Massenbilanz 7
2.1.2 Impulsbilanz 8
2.1.3 Enthalpiebilanz 8
2.1.4 Speziesbilanz 8
2.1.5 Materialgesetz 9
2.1.6 Zustandsgieichungen 10
2.2 Turbulenz 10
2.3 Mehrphasenströmungen 16
2.3.1 Direkte Methoden 16
2.3.2 Modellierende Verfahren 17
2.4 Verbrennung 19
2.4.1 Kinetik der Reaktion 20
2.4.2 Reaktionsmechanismen 21
2.4.3 Klassifizierung von Flammen 22
3 Beschreibung technischer Strömungen 24
3.1 Grobstruktursimulation der Trägergasphase 24
3.1.1 Eigenschaften der Filterung 25
3.1.2 Filterung der Erhaltungsgleichungen 28
3.1.3 Modellierung des Einflusses der nicht aufgelösten Strukturen .... 31
3.2 Lagrange-Modellierung der Dispersenphase / Discrete Particle Simulation . 30
3.2.1 Auf den Massenpunkt wirkende Kräfte 37
3.2.2 Berücksichtigung des Phasenübergangs 3Ü
3.2.3 Wandinteraktion 42
3.2.4 Einfluss nicht aufgelöster Skalen 44
3.3 Turbulente Verbrennung 45
3.3.1 Der Mischungsgradformalismus 47
3.3.2 Das Flamelet-Model 48
3.3.3 FGM 51
V
59
4 Numerische Umsetzung
4.1 Kontinuierliche Phase
4.1.1 Diskretisierung des Problemgebietes 60
4.1.2 Diskretisierung einer allgmeinen skalaien Transportgleichung .... 61
4.1.3 Interpolation 63
4.1.4 Berechnung räumlicher Gradienten •
4.1.5 Zeitdiskretisierung
4.1.6 Bestimmung des Druckes durch Gewährleistung der Kontinuität . . 69
4.1.7 Randbedingungen ™
4.1.8 Transport nicht reagierender Mischungen veränderlicher Dichte ... 72
4.1.9 Transport reagierender Mischungen veränderlicher Dichte 73
4.2 Disperse Phase *
4.2.1 Zustand der kontinuierlichen Phase am Partikelort 75
4.2.2 Adaptives Runge-Kutta Verfahren 76
4.2.3 Bestimmung der Position im Gitter 78
4.3 Numerisches Gesamtverfahren 80
5 Verifikation / Validierung 82
5.1 Der konvektierte Dichtesprung 82
5.1.1 Beschreibung des numerischen Aufbaus 83
5.1.2 Mischungsverfahren 84
5.1.3 Verfahren für reagierende Mischung 86
5.2 Die Bahnlinie 90
5.2.1 Beschreibung des generischen Testfalls 90
5.2.2 Bestimmung der Referenzlösung 91
5.2.3 Bewertung der Ergebnisse 92
5.3 Verdampfungsmodelle 93
5.3.1 Bedingungen bei niedrigen und hohen Verdampfungsraten 93
5.3.2 Bewertung der Ergebnisse 94
6 Anwendungen 97
0.1 Generische Gasturbinen-Brennkammer 98
6.1.1 Beschreibung der Konfiguration und Experimente 98
6.1.2 Numerischer Aufbau 101
6.1.3 Simulationsergebnisse 104
6.1.4 Fazit 113
6.2 Die verdrallte Vonnischflamme 114
6.2.1 Beschreibung der Konfiguration und Experimente 115
6.2.2 Numerischer Aufbau 117
6.2.3 Simulationsergebnisse 121
6.2.4 Fazit 130
6.3 Die Partikel-beladene Drallströmung 132
6.3.1 Beschreibung der Konfiguration und Experimente 133
6.3.2 Numerischer Aufbau 135
6.3.3 Simulationsergebnisse 137
6.3.4 Fazit 144
VI
6.4 Sprühnebel-Verdunstung in turbulenter Ringspaltströmung 145
6.4.1 Beschreibung der Konfiguration und Experimente 146
6.4.2 Numerischer Aufbau 148
6.4.3 Simulationsergebnisse 152
6.4.4 Fazit 157
7 Zusammenfassung 158
Literaturverzeichnis 161
VII
|
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