Flammenbeschleunigung in Drallströmungen

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Nikolaos Zarzalis
• Fachliche Zuordnung: Technische Thermodynamik
• Förderung: Förderung von 2004 bis 2008
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 5439475

Im vorliegenden Vorhaben soll durch eine URANS Simulation der Einfluss der bevorzugten Diffusion auf die instationäre turbulente Flammenausbreitung im Achsenbereich von Wirbelröhren untersucht werden. Man hat beobachtet, dass Gemische mit gleicher laminarer Geschwindigkeit aber unterschiedlicher Stöchiometrie (wie z.B. fette und magere Gemische mit gleicher Flammengeschwindigkeit) auf Grund von Turbulenz unterschiedlich stark beschleunigt werden. Voraussetzung für das Auftreten dieses Phänomens ist das Vorhandensein einer Krümmung/Streckung der Flammenfront, so wie diese im Achsenbereich von Wirbelröhren auftritt. Um diese Wechselwirkung zu erfassen, soll zur Beschreibung der Turbulenz-Chemie Interaktion eine Transportgleichung für die Flammenoberflächendichte gelöst werden. Diese Transportgleichung enthält Terme, welche die Änderung der Flammenfrontoberfläche aufgrund von Streckung/ Krümmung beschreiben. Um diese Terme genauer zu beschreiben, wird im Vorhaben 5 der Einfluss von Streckung/Krümmung auf laminare Flammenfronten im Detail berechnet und tabellarisiert und anschließend innerhalb des vorliegenden Vorhabens in die Modellierung der Transportgleichung für die Flammenfrontoberflächendichte integriert. Durch diese Vorgehensweise können auch Löscheffekte, die für die Simulation der Flammenausbreitung im Achsbereich von Wirbelröhren wichtig erscheinen, beschrieben werden. In der ersten Antragsperiode soll das Experiment von Vorhaben 1, das anhand der Vorarbeiten eine breite Datenbasis aufweist, berechnet werden. Die Möglichkeiten und die Grenzen des in der ersten Periode entwickelten physikalischen Modells soll in der zweiten Periode durch die Berechnung von weiteren Experimenten, die in der ersten Periode aufgebaut und vermessen werden, aufgezeigt werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen