Das Projekt "Der Einfluss der Kruemmung und der Streckung auf die turbulente Brenngeschwindigkeit von Wasserstoff- und Kohlenwasserstoff-Luft-Flammen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Hochschule Aachen, Fachbereich 4, Fakultät für Maschinenwesen, Lehrstuhl und Institut für Technische Mechanik durchgeführt. Ziel des Vorhabens ist es, den Einfluss lokaler Kruemmung und Streckung der Flammenfront auf die turbulente Brenngeschwindigkeit theoretisch zu untersuchen. Dazu soll vom Flamelet-Konzept fuer Vormischflammen ausgegangen werden und aus einer lokalen Bilanz der Interaktion von Flammenausbreitungsgeschwindigkeit, Brenngeschwindigkeit und Stroemungsgeschwindigkeit eine Differentialgleichung fuer eine Feldvariable F hergeleitet werden, deren zeitlicher Mittelwert als mittlere Fortschrittsvariable interpretiert werden kann. Die Schliessung der Gleichung erfordert eine Aussage ueber die mittlere Flammenflaeche pro Volumeneinheit, die mit der mittleren skalaren Dissipationsrate in Verbindung gebracht werden soll. Es soll eine zweite Gleichung fuer die mittlere skalare Dissipationsrate verwendet werden, so dass das Gleichungssystem geschlossen ist. Hieraus soll die Abhaengigkeit der turbulenten Brenngeschwindigkeit von reaktionskinetischen Parametern und Turbulenzgroessen berechnet werden.
Das Projekt "Direkte numerische Simulation turbulenter Vormischflammen auf der Basis einer skalaren Feldgleichung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Hochschule Aachen, Fachbereich 4, Fakultät für Maschinenwesen, Lehrstuhl und Institut für Technische Mechanik durchgeführt. Das Forschungsvorhaben dient zur Analyse der Interaktion einer Vormischflamme mit einem turbulenten Stroemungsfeld. Um die Vielzahl der dabei auftretenden Einflussparameter zu begrenzen, wird die Annahme einer duennen Flammenfront getroffen, deren Aufenthaltsort durch eine skalare Feldgleichung beschrieben wird. Durch dieses Flameletkonzept fuer die vorgemischte Verbrennung gelingt es, die chemischen von den stroemungsmechanischen Vorgaengen zu trennen. Es existieren dann vier massgebliche Parameter, die in ihrer direkten numerischen Simulation einer Variation unterzogen werden: die laminare Brenngeschwindigkeit, d.h. die Geschwindigkeit, mit der sich die Flamme durch ein ruhendes Gas bewegt, die Marksteinlaenge, die die Sensitivitaet der Flamme gegenueber Kruemmung und Streckung angibt, das Dichteverhaeltnis der verbrannten und unverbrannten Gase sowie die Reynoldszahl der Stroemung. Die ermittelten Ergebnisse sollen zu einem tieferen Verstaendnis der turbulenten, vorgemischten Verbrennung fuehren, um eine fundierte Modellierung, insbesondere der turbulenten Brenngeschwindigkeit, zu ermoeglichen. In einem ersten Schritt wurde die Dichteaenderung durch die Verbrennung vernachlaessigt, so dass die Flamme keine Rueckwirkung auf das Stroemungsfeld hat, und die laminare Brenngeschwindigkeit sowie die Marksteinlaenge wurden variiert. Dabei gelang es, zwei unterschiedliche Regimes der Flammenausbreitung zu identifizieren. Bei hohen Brenngeschwindigkeiten und kleinen Marksteinlaengen erfolgt die Propagation der Flamme nach dem Huyghen'schen Prinzip, waehrend sie sich bei kleinen Brenngeschwindigkeiten und grossen Marksteinlaengen wie ein diffuser Skalar verhaelt.