LES Modellierung von turbulenten reaktiven Mischungsvorgängen bei hohen Reynolds und Schmidt Zahlen auf Basis von multifraktalen Turbulenzmodellen

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Egon Hassel; Professor Dr.-Ing. Nikolai Kornev
• Fachliche Zuordnung: Strömungsmechanik ; Technische Thermodynamik
• Förderung: Förderung von 2011 bis 2015
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 201142048

Das Ziel des Projekts ist die Untersuchung von turbulenten Mischungsvorgängen in Flüssigkeiten (hohe Schmidtzahlen) unter Berücksichtigung von Transport- und Umwandlungsvorgängen infolge chemischer Reaktionen im Bereich von kleinskaligen Zeit- und Längenskalen. Experimentelle Ergebnisse aus vorangegangenen Untersuchungen dienen als Datenbasis zur Validierung und Verbesserung der entwickelten mathematischen Ansätze zur Modellierung und Simulation von turbulenten reaktiven Strömungen. Besonderes Interesse gilt dabei der Verbesserung und Weiterentwicklung von Modellen zur Erfassung von variierenden Schmidt Zahlen im Mischungsmodell sowie in der Turbulenz-Chemie Interaktion. Die numerischen Simulationen werden mit Hilfe der „Large Eddy Simulation“ (LES) durchgeführt. Die nicht durch das Rechengitter aufgelösten kleinskaligen Transportvorgänge werden mit Hilfe eines multifraktalen Feinstrukturmodells (engl. fractal subgrid scale model) approximiert, während für die Reaktionskinetik „momentum“ und „presumed“ PDF-Verfahren zum Einsatz kommen. Ein Strahlmischer dient als Grundlage zur Erzeugung des reaktiven turbulenten Mischungsvorgangs. Die geometrischen und hydrodynamischen Eigenschaften des Strahlmischers wurden bereits in vorherigen Studien detailliert untersucht. Das Ziel ist auch den Einfluss der variierenden Schmidt Zahlen in turbulenten Mischungsvorgängen mit komplexen Reaktionskinetiken korrekt abzubilden. Für die Simulationen wird das CFD Paket OpenFOAM verwendet.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen