Numerische Strömungssimulation der Hochdruckvergasung unter Berücksichtigung detaillierter Reaktionsmechanismen:
Gespeichert in:
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| Format: | Abschlussarbeit Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Düsseldorf
VDI-Verl.
2011
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| Ausgabe: | Als Ms. gedr. |
| Schriftenreihe: | Fortschritt-Berichte VDI
Reihe 3, Verfahrenstechnik ; 918 |
| Schlagworte: | |
| Online-Zugang: | Inhaltsverzeichnis |
| Beschreibung: | IX, 131 S. graph. Darst. 21 cm |
| ISBN: | 9783183918034 |
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INHALTSVERZEICHNIS
FORMEL- UND ABKUERZUNGSVERZEICHNIS VIII
1 EINLEITUNG UND AUFGABENSTELLUNG 1
1.1 EINLEITUNG 1
1.2 PARTIALOXIDATION GASFOERMIGER KOHLENWASSERSTOFFE 1
1.2.1 REAKTIONEN BEI DER VERGASUNG 2
1.2.2 HOOHDRUCKVERFAHREN ZUR STEIGERUNG DER WIRTSCHAFTLICHKEIT 2 1.3
HP-POX-VERSUCHSAULAGE 2
1.4 NUMERISCHE MODELLIERUNG DER PARTIALOXIDATION 3
1.4.1 SIMULATION REAKTIVER STROEMUNGEN 3
1.4.2 VORANGEGANGENE ARBEITEN 4
1.5 AUFGABENSTELLUNG 5
2 THEORETISCHE GRUNDLAGEN 6
2.1 NAVIOR-STOKCS-GLEICHUNGEN 0
2.1.1 MASSCERHALTUNG 7
2.1.2 IMPULSERHALTUNG 7
2.1.3 SPEZIESMASSENERHALTUNG 8
2.1.4 ENERGIEERHALTUNG 8
2.1.5 BERECHNUNG EINER DURCHSTROEMTEN SCHUETTUNG 8
2.2 PHYSIKALISCHE TEILPROZESSE 9
2.2.1 TRANSPORTVORGAENGE 9
2.2.2 TURBULENZ 12
2.2.3 THERMODYNAMIK UND CHEMISCHE KINETIK 20
2.2.4 WAERMESTRAHLUNG 25
2.3 DISKRETISIERUNG DER NAVIER-STOKES-GLCICHUNGCN 27
2.3.1 DIE FINITE-VOLUMEN-METHODE 27
2.3.2 BEHANDLUNG DER DISKRETISIERTEN GLEICHUNGEN 30
2.3.3 DIE LOESUNG DES LINEAREN GLEICHUNGSSYSTCMS 31
2.3.4 RECHENGITTER UND FEHLERANALYSE 32
2.3.5 ZEITDISKRETISIERUNG UND STATIONAERE LOESUNG 32
2.4 TURBULENTE REAKTIVE STROEMUNGEN 35
2.5 INTERAKTION VON CHEMISCHER KINETIK UND TRANSPORT 3G
2.5.1 REGIME BEI NICHT VORGEMISCHTEN FLAMMEN 3G
2.5.2 MODELLE BASIEREND AUF DEM MISCHUNGSBRUCH 37
2.5.3 MODELLE BASIEREND AUF GLEICHGEWICHTSANNAHMEN 38
2.5.4 DAS EDDY-DISSIPATION-CONCEPT 39
2.5.5 TRANSPORTED-PDF-MODELL 41
BIBLIOGRAFISCHE INFORMATIONEN HTTP://D-NB.INFO/1011085496
DIGITALISIERT DURCH
IMAGE 2
VI
2.G MATHEMATISCHE BEHANDLUNG CHEMISCHER KINETIK 42
2.6.1 STABILISIERUNG BEI DER LOESUNG REAKTIVER STROEMUNGEN 42
2.6.2 ISAT ZUR SCHNELLEREN BERECHNUNG DER CHEMISCHEN KINETIK 43 2.7
DISKUSSION EINZELNER MODELLE 50
2.7.1 ANALYSE DES EDC-MODELLS FUER VERGASUNGSBEDINGUNGEN 50 2.7.2
ANPASSUNG DES VERBRENNUNGSMODELLS FUER VERGASUNGSBEDINGUUGEU . . 53 2.7.3
REAKTIONSMECHANISMEN FUER DIE PARTIELLE OXIDATION VON METHAN . .. 54
NUMERISCHE IMPLEMENTIERUNG UND VALIDIERUNG 55
3.1 EINGESETZTE SOFTWARE 55
3.1.1 FLUENT 55
3.1.2 OPENFOAM 55
3.1.3 CANTERA 50
3.2 ENTWICKELTE WERKZEUGE 57
3.2.1 CANTERA-SCHNITTSTELLE FUER OPENFOAM 57
3.2.2 IMPLEMENTATION DES EDC-MODELLS IN MATLAB UND OPENFOAM . . 57 3.2.3
ENTWICKLUNG EINES EDC-LOESCRS FUER OPENFOAM 57
3.2.4 TRANSIENTER LOESER TRACERFOAM 58
3.2.5 ISAT-ALGORITHMUS 58
3.3 VALIDIERUNG DER ENTWICKELTEN LOESER 59
3.3.1 VERSUCHSAUFBAU UND EXPERIMENTELLE DATEN 59
3.3.2 ERGEBNISSE FUER INERTE VERSUCHE (NRBB) 61
3.3.3 ERGEBNISSE FUER DIE HM 1-TESTFLAMME 65
3.4 ERGEBNISSE DES OPENFOAM-LOESERS MIT ISAT-TABELLIERUNG 71 3.5
OPTIMIERUNG UND PARALLELISIERUNG DES LOESERS 73
3.5.1 ODE-LOESER FUER CHEMISCHE KINETIK 73
3.5.2 CODE-ANALYSE UND COMPILERERGEBNISSE 73
3.5.3 PARALLELISIERBARKEIT 75
ERGEBNISSE HP-POX 79
4.1 EINFUEHRUNG 79
4.1.1 ALLGEMEINE EINSTELLUNGEN 79
4.1.2 MODELLIERUNGSFEHLER 80
4.2 GITTERSTUDIEN 81
4.2.1 OPENFOAM-ERGEBNISSE 82
4.2.2 FLUENT-ERGEBNISSE 84
4.2.3 ZUSAMMENFASSUNG GITTERSTUDIE 86
4.3 UNTERSUCHUNG DES STRAHLUNGSMODELLS 86
4.4 DETACHED-EDDY-SIMULATION 91
4.4.1 VERWENDETE GITTER 91
4.4.2 EINSTELLUNGEN UND BERECHNUNGEN 92
4.4.3 ERGEBNISSE DES 93
4.5 VERGLEICH DES OPENFOAM-MODELLS MIT DEM FLUENT-MODELL 97
4.G VERGLEICH VERSCHIEDENER MODELLE ZUR TURBULENZ-MISCHUNGS-INTERAKTION
. .. 98 4.7 ZUSAMMENFASSUNG MODELLVERGLEICH 101
4.8 WEITERE SIMULATIONSERGEBNISSE FUER VERSCHIEDENE MESSPUNKTE 102 4.8.1
KAMPAGNE 30-GO BAR 102
IMAGE 3
VII
4.8.2 KAMPAGNE 80-100 BAR 104
4.8.3 KAMPAGNE MIT INERTER SCHUETTUNG 105
4.8.4 INSTATIONAERE BERECHNUNGEN 107
4.8.5 ZUSAMMENFASSUNG ZU DEN SIMULATIONSERGEBNISSEN FUER VERSCHIEDENE
KAMPAGNEN 110
5 ZUSAMMENFASSUNG 111
ANHANG 113
BEISPIELPROGRAMME 114
1 MOLEKULARER TRANSPORT (MATLAB) 114
2 GIBBS-ENCRGIE (MATLAB) 115
3 REAKTIONSGESCHWINDIGKEIT (MATLAB) 115
4 EDC-MODELL (MATLAB) HG
5 EDC-MODELL MIT IDEALREAKTOREN (MATLAB) 118
6 EDC-MODELL MIT IDEALREAKTOREN (C++) 119
TABELLEN UND GRAFIKEN 121
7 SIMULATIONS- UND MESSERGEBNISSE FUER GAS-POX 121
7.1 KAMPAGNE 30-60 BAR 121
7.2 KAMPAGNE 80-100 BAR 122
7.3 KAMPAGNE MIT INERTER SCHUETTUNG 124
8 TYPISCHE ERDGASZUSAMMENSETZUNG 125
LITERATURVERZEICHNIS 126
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