Das Projekt "Numerische Simulation der Selbstzuendung und Verbrennung in teilweise vorgemischten turbulenten Stroemungen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Hochschule Aachen, Fachbereich 4, Fakultät für Maschinenwesen, Lehrstuhl und Institut für Technische Mechanik durchgeführt. Entwicklung von Modellansaetzen zur Berechnung partiell vorgemischter turbulenter Verbrennung in nichtvorgemischten Systemen. Direkte numerische Simulation mit aufgeloesten numerischen Skalen - Loesung der Navier-Stokesschen Gleichungen - Verwendung von Ein-Schritt- oder Mehr-Schritt-Modellen fuer die chemische Kinetik. Verbrennungsmodellierung mit dem Flameletkonzept fuer Diffusionsvormischflammen in Verbindung mit direkter numerischer Simulation der Turbulenz und bei Verwendung von Turbulenzmodellen.
Das Projekt "Experimentelle Untersuchung magerer Zuendkerzen unter hohem Druck und Mikrogravitation" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Hochschule Aachen, Fachbereich 4, Fakultät für Maschinenwesen, Lehrstuhl und Institut für Technische Mechanik durchgeführt. Ziel dieses Forschungsvorhabens ist die Bestimmung der mageren Flammbarkeitsgrenze von Methan-Luft-Gemischen unter hohem Druck und die Bestimmung des Mechanismus der Flammenausbreitung in sehr mageren Methan-Luft-Gemischen unter hohem Druck. Fragestellungen: - Welche Mechanismen haben einen Einfluss auf die mageren Flammbarkeitsgrenzen bei hohen Druecken und welche Mechanismen sind fuer das Vorhandensein einer Flammbarkeitsgrenze verantwortlich? - Wie lassen sich theoretische Vorhersagen und Messergebnisse vereinbaren? - Welche grundlegenden Erscheinungen der Flammenausbreitung bei Methan-Luft-Gemischen unter hohem Druck lassen sich beobachten? Die durchzufuehrenden Aufgaben lassen sich in zwei Bereiche einteilen: Zum ersten sind experimentelle Untersuchungen durchzufuehren, bei denen in einer Hochdruckzelle die Zuendeigenschaften und die Flammenausbreitung magerer Methan-Luft-Gemische in Abhaengigkeit vom Druck analysiert werden sollen. Hierzu wird sowohl der Druckverlauf der isochoren Verbrennung aufgezeichnet als auch auf optischem Wege die Flammenausbreitung mit Schatten- und Schlierenverfahren analysiert. Um Auftriebseffekte auszuschliessen, werden die Experimente unter Mikrogravitationsbedingungen durchgefuehrt. Zum zweiten werden numerische Rechnungen durchgefuehrt, in denen mit detaillierter Reaktionskinetik die Verbrennung simuliert wird. Der Vergleich von Rechnung und Experiment laesst dann Rueckschluesse zur Beantwortung der eingangs gestellten Fragen zu.
Das Projekt "Experimentelle und numerische Untersuchungen der Flammenstruktur in abgehobenen laminaren und turbulenten Diffusionsflammen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Hochschule Aachen, Fachbereich 4, Fakultät für Maschinenwesen, Lehrstuhl und Institut für Technische Mechanik durchgeführt. Ziel dieses Vorhabens ist es, experimentell und theoretisch die Flammenstruktur von teilweise vorgemischten laminaren und turbulenten Diffusionsflammen am Beispiel von abgehobenen Diffusionsflammen zu untersuchen. Um die Mechanismen der Flammenausbreitung im Detail zu verstehen, soll einerseits ein laseroptisches Messverfahren angewendet werden, welches in der Lage ist, zeitgleich eindimensionale Profile der wichtigsten chemischen Komponenten sowie die zweidimensionale Struktur der Reaktionszone einer laminaren abgehobenen Diffusionsflamme zu bestimmen. Desweiteren soll das Stroemungsfeld visualisiert und dessen Geschwindigkeit bestimmt werden. Andererseits sollen numerische Berechunungen die zweidimensionale thermisch-chemische Struktur untersuchen. An der Abhebestelle der Diffusionsflamme bildet sich eine sogenannte Tripelflamme aus. Derartige Tripelflammen stellen ein wichtiges Element bei der Flammenausbreitung in geschichteter Mischung dar. Fuer die experimentellen Untersuchungen wird ein kombiniertes Raman-Rayleighmessverfahren entlang einer Linie fuer die stabilen Komponenten und die Temperatur sowie ein Messverfahren auf der Basis Laser-induzierter Fluoreszenz fuer das OH-Radikal (OH-LIPF) eingesetzt werden. Die Bestimmung der zugehoerigen Flammenfrontstruktur soll mittels zweidimensionaler Laser-induzierter Fluoreszenzmessungen des CH-Radikals erfolgen. Das Stroemungsfeld und dessen Geschwindigkeit werden mit Particle-Image-Velocemetrie (PIV) visualisiert und berechnet. Gleichzeitig sollen als Grundlage fuer eine Modellbildung direkte numerische Simulationen der laminaren abgehobenen Diffusionsflamme mit reduzierten Reaktionsmechanismen durchgefuehrt werden. Bei einer bisherigen Arbeit zu teilweiser vorgemischter Verbrennung war in Experimenten eine erheblich schnellere Flammenausbreitung beobachtet worden, als sie auf Grund bisheriger Modellvorstellungen erwartet werden konnte.