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SPRAYSIM-Code

SPRAYSIM ist ein CFD-Code des Instituts für Verbrennungstechnik zur Simulation von Sprayerzeugung und Sprayausbreitung in Gasturbinen-Brennkammerströmungen. Dies erfordert die Modellierung von Primär- und Sekundärzerstäubung, Verdunstung, Partikeldispersion sowie die Berechnung der Spray-Rückwirkung auf das Gasfeld.
SPRAYSIM ist Plattform zur Entwicklung und Validierung solcher
Modelle und numerischer Algorithmen und wird ständig weitentwickelt.

Wesentliche Merkmale des Codes sind:

• FORTRAN 95 Code, läuft auf verschiedenen UNIX/LINUX/WINDOWS Plattformen
• Spray- und Zerstäubungssimulation durch Lagrangesche Verfolgung von Einzelpartikeln auf unstrukturierten Rechengittern
• Löser der gewöhnlichen Dgln:
  Prädiktor-Korrektor mit automatischer Schrittweitensteuerung
• Spray-Randbedingungen für:
  Wände, Einlässe/Auslässe, Symmetrieebenen,
  periodische Ränder
• Erzeugung der Partikelstartbedingungen:
  • generisch durch Umsetzen von Gebrauchsformeln/Messungen
  • oder durch Zerstäubungsmodelle
• Zerstäubungsmodelle:
  • TAB, ETAB, CAB
  • Stripping-Modell (Rachner(DLR))
• SPRAYSIM kann sowohl alleinstehend als auch zwei-Wege-gekoppelt mit Gasfeld-CFD-Codes (bisher mit THETA, CFX, FLUENT, demnächst auch mit TASCOM) betrieben werden
• Interpolation der Gasfeldgrößen am Partikelort als auch Rückverteilung der Spray-Rückwirkungsquellterme
  von/auf knotenzentrierte als auch zellzentrierte Stützpunkte auf dem primären Gitter
• Verdunstungsmodell:
  • vom Abramzon-Sirignano-Typ
  • Continuous-Thermodynamics-Modell zur kontinuierlichen Approximation der Zusammensetzung (Gamma-PDF als auch Fourier-Reihen-PDF) von Vielkomponenten-Brennstoffen
• Flüssige Phase:
  kann aus beliebig vielen diskreten Spezies und/oder kontinuierlichen PDFs bestehen
• Auflösung des Tropfeninneren:
  • Rapid-Mixing-Modell (0d)
  • Conduction-Limit / Effective-Conductivity-Modell (1d)
• Das Äquivalente-Spezies-Konzept erlaubt eine reduzierte Anzahl von Brennstoffdampf-Spezies-Transportgleichungen im Gasfeld-CFD-Code gegenüber der Anzahl der Spezies in der Sprayrechnung
• Dispersionsmodelle:
  • Spektrales Dispersionsmodell von Blümcke(DLR)
  • Varianten des Gosman-Ioannides-Modells
• Visualisierung/Tabellierung von Sprayergebnissen

Partikeltrajektorien in einer Modellbrennkammer