Das Projekt "Entwicklung und experimentelle Verifizierung eines dreidimensionalen Simulationsmodells zur Berechnung des dieselmotorischen Verbrennungsprozesses" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von AVL List Gesellschaft für Verbrennungskraftmaschinen und Messtechnik durchgeführt. Das Ziel des Vorhabens war es, ein Simulationsprogramm zu entwickeln, das die Verbrennung in Dieselmotoren berechenbar macht. Ausgangspunkt dafuer war die rechnerische Modellierung der Zylinderinnenstroemung und die Modellierung der Strahlausbreitung. Als Pruefkriterium sollte die Wiedergabe der Waermefreisetzung dienen. Darueber hinaus sollte die Bildung von Russ in plausibler Weise beschrieben werden. Als Plattform fuer die Modellierungsarbeiten diente das Rechenprogramm FIRE. Zur Ergebnispruefung lagen Messdaten aus einem NFZ Serienbrennraum vor. Da die Verbrennung hier aber nur aus der Druckindizierung und aus Emissionsmessungen beurteilt werden kann, wurden daneben umfangreiche Arbeiten zur detaillierten Vermessung der Gemischbildung und Verbrennung in einem optisch zugaenglichen Forschungsmotor vorgenommen. Dadurch standen fuer einen kritischen Ergebnisvergleich sowohl motorrelevante Kenndaten zur Gesamtbewertung der Verbrennung zur Verfuegung, wie auch Messdaten zur Ueberpruefung einiger entscheidender Detailvorgaenge bei der Gemischbildung und Verbrennung. Das Ergebnis der Arbeiten aus diesem Forschungsvorhaben ist ein Rechenprogramm, das den Auftrag, die Verbrennung im Dieselmotor berechenbar zu machen, erfuellt. Die Vergleiche mit experimentellen Daten zeigen die Qualitaet und Aussagekraft der Rechenergebnisse. Die parallel zu den Modellierungsarbeiten vorgenommenen experimentellen Studien geben Einblick in den Ablauf einzelner messtechnisch zugaenglicher Vorgaenge bei der Dieselverbrennung. Das vorgestellte hohe Mass an Ergebnisqualitaet ist aber nur dann erzielbar, wenn bei Kenntnis der Modellgrenzen moegliche Fehlereinfluesse durch systematische Empfindlichkeitsanalysen eingegrenzt werden.
Das Projekt "Entwicklung und experimentelle Verifizierung eines dreidimensionalen Simulationsmodells zur Berechnung der inhomogenen ottomotorischen Verbrennung unter Beruecksichtigung von Restgasanteilen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von AVL List Gesellschaft für Verbrennungskraftmaschinen und Messtechnik durchgeführt. Die Optimierung von Motoren hinsichtlich bestaendig weiter reduzierter Kraftstoffverbraeuche und Schadstoffemissionen unter der gleichzeitigen Forderung nach immer kuerzeren Entwicklungszeiten erfordert in zunehmendem Masse den Einsatz komplexer numerischer Rechenmodelle zur Analyse der innermotorischen Stroemungs-, Gemischbildungs- und Verbrennungsprozesse. Diese ermoeglichen einen detaillierten, raeumlich und zeitlich aufgeloesten Einblick in die relevanten Vorgaenge und tragen damit wesentlich zu einem besseren Verstaendnis der zugrundeliegenden physikalischen und chemischen Prozesse bei. Im Zusammenhang mit der Entwicklung alternativer Motorkonzepte, wie beispielsweise Ottomotoren mit Benzindirekteinspritzung, gelingt es bereits heute durch konsequente Anwendung von CFD Programmen die Anzahl moeglicher Bauvarianten durch gezielte Vorauswahl hinsichtlich Stroemung und Gemischbildung optimierter Konfigurationen zu reduzieren. Die Verbrennung bei Ladungsschichtung war jedoch bislang durch mangelnde Verfuegbarkeit plausibler Modellansaetze einer realistischen Simulation nicht zugaenglich. Ziel des nunmehr abgeschlossenen Vorhabens war die Entwicklung eines experimentell abgesicherten Programmmoduls, welcher als Bestandteil des CFD Programms FIRE sowohl die Berechnung der Flammenausbreitung bei inhomogen verteiltem Kraftstoff, als auch die Simulation der Verbrennung in vollstaendig geschichteter Ladung ermoeglicht. Der Schwerpunkt der Arbeit lag dementsprechend auf der Erarbeitung eines Modellansatzes zur quantitativen Erfassung der Auswirkungen geschichteter Luft/Kraftstoff Gemische sowie unterschiedlicher Restgasanteile auf die Ausbreitungscharakteristik der Flamme. Die Eignung des Rechenmodells fuer die genannte Aufgabenstellung wurde anhand einer Reihe von experimentellen Untersuchungen der Verbrennung in einem optisch zugaenglichen Einzylinder Forschungsmotor bei homogenem wie auch geschichtetem Betrieb ueberprueft. Vergleiche mit den experimentell ermittelten Daten und die plausible Wiedergabe unterschiedlicher motorischer Einflussgroessen durch die Modellierung, wie beispielsweise die Auswirkungen von Turbulenzintensitaet, Lambda und Restgasanteil auf lokale und globale Verbrennungskenngroessen, wie Flammengeschwindigkeit und numerische Berechnungen auf Basis des erarbeiteten Modellansatzes zeigen, dass damit gezielte Aussagen zu den grundsaetzlichen Zusammenhaengen von Ladungsbewegung, Homogenisierungsverhalten des Luft/Kraftstoff Gemisches und Charakteristik des Verbrennungsprozesses bei Vorliegen inhomogener Gemischzusammensetzung moeglich sind.