Das Projekt "TECFLAM - Industrieprojekt: Untersuchung des Einflusses von Stroemungs- und Mischungsprozessen auf die instationaere Hochdruckverbrennung; Arbeitspaket 10: Numerische Modellierung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Stuttgart, Fakultät für Energietechnik, Institut für Technische Verbrennung durchgeführt. Ziel des Forschungsvorhabens ist die Erstellung von fuer das Flamelet-Modell der turbulenten Verbrennung benoetigten Datenbibliotheken laminarer gestreckter Vormischflammen. Als realitaetsnaher Modellkraftstoff werden hierzu Mischungen von Heptan und Oktan zugrunde gelegt. Als Parameter werden Temperatur, Druck, Luftverhaeltnis, Streckung und die Druckaenderungsgeschwindigkeit variiert. Zur Berechnung von Zuendvorgaengen wird die Reaktionskinetik hoeherer Kohlenwasserstoffe bis C8 und bis 5000 K modelliert. Bei der Beschreibung des Zuendvorganges werden die bei der Reaktion auftretenden Druckwellen mitberuecksichtigt. Die Rechenmodelle werden anhand experimentell gewonnener Daten modifiziert und verifiziert. Hieraus sollen Aufschluesse ueber chemische Einfluesse auf die Hochdruckverbrennung abgeleitet werden. Die erforderlichen Versuche werden von den Verbundpartnern durchgefuehrt.
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.