Arbeitsgebiet

Verbrennung mit relativ langsamer Chemie, Rußsimulation



Gerade in schadstoffarmen Verbrennungssystemen sind häufig Bedingungen anzutreffen, bei denen nicht von einer unendlich schnellen Chemie ausgegangen werden darf. Das kann sowohl die Wärmefreisetzung als auch die Schadstoffbildung (z.B. NOx, Ruß) betreffen. In solchen Fällen ist die Verbrennungsmodellierung besonders schwierig. In Verbrennungsmodellen mit direktem Einbezug von chemischen Reaktionsmechanismen müssen Transportgleichungen aller relevanten Komponenten gelöst werden. Die Berücksichtigung der Turbulenz-Chemie-Interaktion ist mit "presumed-" oder Transportgleichungs-PDF-Verfahren möglich. Beide Ansätze werden am Institut verfolgt.
Für die Simulation der Rußentstehung in Brennkammern sind keine befriedigenden Simulationsmodelle bekannt. Bei der Entwicklung solcher Modelle ist besonders für 3D-Simulationen ein Kompromiss zwischen komplexen chemischen Ansätzen und der erforderlichen Rechenzeiten zu finden. In der Abteilung ’Computersimulation’ werden in enger Zusammenarbeit mit der Abteilung ’Chemische Kinetik’ Ansätze mit detaillierter Rußmodellierung im CFD-Code entwickelt und im Vergleich mit Messungen getestet.

Mit Theta gerechnete Ruß (links) und Temperatur (rechts) Profile für zwei unterschiedliche Methan-Luft Einströmungen. Das linke Bild zeigt eine Simulation mit einer Zuströmung mit einem Equivalenzverhältnis von 3 während das rechte Bild das Resultat bei einer reinen Methan Strömung abbildet.


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