Dipl.-Ing. Alexander Brandl


Dipl.-Ing. Alexander Brandl
Wissenschaftlicher Mitarbeiter



Linde AG



Kopplung zwischen LES-Flamelet- und Skalar-Transport-PDF-Methoden zur Beschreibung von Verbrennungssystemen

Die turbulente Verbrennung in der praktischen Anwendung zeichnet sich vor allem durch Flammenformen aus, in denen komplexe Vorgänge im Nicht-Gleichgewicht mit Turbulenz-Chemie-Interaktionen auftreten. Diese Vorgänge können mit einer einzigen Berechnungsmethode heute noch nicht vollständig erfasst werden. Besondere Probleme macht heute noch die präzise Vorhersage der Strömungsform von Strömungen mit starker Verdrallung, der turbulenten Mischung der verschiedenen chemischen Spezies, der Schadstoffbildung vor allem dann, wenn chemische kinetische Effekte eine Rolle spielen, sowie der Flammenstabilisierung in komplexen Konfigurationen. Es hat sich gezeigt, dass die komplexen strömungsdominierten Vorgänge mit schnellen chemischen Vorgängen durch Large-Eddy-Simulationen (LES) unter Berücksichtigung der durch die Verbrennung ausgelösten Dichteschwankungen beschrieben werden können. Für die Vorhersage der Turbulenz-Chemie-Wechselwirkung im starken chemischen Nichtgleichgewicht scheint die Transport-PDF-Methode bessere Ergebnisse zu liefern, die sich allerdings nicht einfach mit LES-Verfahren koppeln lässt.

Der Bedarf einer besseren Abbildung der Strömungs- bzw. Mischungsfelder einerseits und einer detaillierten Beschreibung der Chemie in unterschiedlichen Flammenstrukturen andererseits legt nahe, die LES-Flamelet-Methode in ihrem Gültigkeitsbereich durch die Transport-Skalar-PDF Methode zur Beschreibung von Verbrennungssystemen zu vervollständigen. Das Ziel die Entwicklung eines Globalmodells, das die Vorteile der LES-Flamelet- und der Transport-Skalar-PDF-Methode beinhaltet wobei gleichzeitig die für die Berechnung notwendige Rechenzeit innerhalb handhabbarer Größenordnung bleiben soll.

Temperaturverlauf in einer vorgemischten Methan/Luft-Flamme ( o = 0,9)

Temperaturverlauf in einer vorgemischten Methan/Luft-Flamme ( o = 0,9)