Vormischflammmen und geschichtete Flammen unter technisch relevanten Bedingungen: Grobstruktursimulationen mit vortabellierten Chemiemodellen
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Die übergeordnete wissenschaftliche Fragestellung dieses Vorhabens bestand darin, vorgemischte geschichtete Flammen unter Bedingungen zu untersuchen, wie sie durch zukünftige Technologieentwickungen vorgegeben werden, wie Schichtung unter Einbeziehung des stöchiometrischen Punktes, hohe Reynolds-Zahlen und Wasserstoffzumischung. In diesem Projekt wurden Feinstrukturmodelle im LES-Kontext entwickelt, die auf Turbulenz- Chemie-Interaktionsmodellen beruhen und in geeigneter Weise tabelliert wurden. Als Brennstoff wurden zunächst Methan, später Wasserstoff vorgesehen. Die wichtigsten Ergebnisse dieses Projektes können wie folgt zusammengefasst werden: Alle Entwicklungen dieses Projektes beruhen auf einem Modellierungskontext, der durch Nutzung detaillierter Chemie, der Reduktion auf eine geringe Anzahl von Kontrollvariablen, wie Mischungsgrad, Fortschrittsvariable, und unter Umständen weitere Variablen, wie atomare OH-Konzentration oder Enthalpie, sowie der Aufdickung der Flammenfront gekennzeichnet ist. - Es ist gelungen, ein Modell für Flammen mit hohen Karlovitz-Zahlen zu entwickeln, das auf flamelets und Strain-Einfluss beruht. Dieser Einfluss wird über eine weitere Kontrollvariable in Form der atomaren Wasserstoffkonzentration erfasst. - Es konnte gezeigt werden, dass ein F-TACLES-Modell, das auf einer dynamischen Bestimmung der Flammenverwinklung beruht, eine im Vergleich zu Modellen mit konventioneller Flammenverdickung deutlich höhere Auflösung der Verwinklung ermöglicht. - Durch eine gezielte Interpolationsstrategie des chemischen Quellterms wurde demonstriert, dass die Rechenzeit der Grobstruktursimulation deutlich reduziert werden kann. - Ein Modell wurde entwickelt, mit dem differenzielle Diffusion für den Fokus der im Antrag stehenden Flammentypen systemkonsistent erfasst werden kann.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- Differential diffusion effects in FGM context for premixed LES of hydrogen blended fuel. Proceedings of the European Combustion Meeting, March 30-April 2, Budapest, Hungary (2015)
Doost, A. S., Ketelheun, A., Sadiki, A., Janicka, J.
- Assessment of subgrid interpolation for the source term evaluation within premixed combustion simulations. Combustion and Flame, 178, 225-256 (2017)
Kuenne, G.; Avdić, A.; Janicka, J.
(Siehe online unter https://doi.org/10.1016/j.combustflame.2016.12.016) - Effects of subgrid scale and combustion modelling on flame structure of a turbulent premixed flame within LES and tabulated chemistry framework. Combustion Theory and Modelling, ISSN: 1364-7830 (Print) 1741-3559 (2017)
Hosseinzadeh, A., Sadiki, A., di Mare, F., Janicka, J.
(Siehe online unter https://doi.org/10.1080/13647830.2017.1305514) - Multiple mapping conditioning coupled with an artificially thickened flame model for turbulent premixed combustion. Combustion and Flame, 196, 325-336 (2018)
Straub, C., Kronenburg, A., Stein, O., T., Kuenne, G., Janicka, J., Barlow, R. S., Geyer, D.
(Siehe online unter https://doi.org/10.1016/j.combustflame.2018.05.021) - Large eddy simulation/dynamic thickened flame modeling of a high Karlovitz number turbulent premixed jet flame. Proceedings of the Combustion Institute, 37 (2), 2555- 2563, ISSN 15407489 (2019)
Han, W., Wang, H., Kuenne, G., Hawkes, E. R., Chen, J. H., Janicka, J., Hasse, C.
(Siehe online unter https://doi.org/10.1016/j.proci.2018.06.228)
