Arbeitsgebiet

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
zum Bild Partikeltrajektorien in einer Modellbrennkammer

 



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