Dipl.- Phys. Simon Ellgas


Dipl.-Phys. Simon Ellgas
Externer Doktorand



Standort: BMW Forschung und Technik GmbH, Abteilung ZT-2

Telefon: +49 (0)89 382 49240



Die Problematik des Treibhauseffektes und der endlichen Ressourcen bei der Verwendung fossiler Kraftstoffe ist wohlbekannt, der Einsatz von Wasserstoff als alternativem Kraftstoff für Fahrzeuge wird seit vielen Jahren erforscht. Eine tiefkalte (kryogene) Speicherung von flüssigem Wasserstoff an Bord des Fahrzeugs weist gegenüber anderen Tanksystemen die höchste gravimetrische Energiedichte auf. Die tiefe Temperatur des Wasserstoffs kann in einem Verbrennungsmotor außerdem zur Absenkung der Gemischtemperatur und somit zur Steigerung der Leistungsdichte und des Wirkungsgrades sowie zur Reduzierung von Stickoxidemissionen genutzt werden.

Reifbildung an der kryogenen Gemischbildungseinheit eines H2-Forschungsmotors
Reifbildung an der kryogenen Gemischbildungseinheit eines H2-Forschungsmotors

Bei Verbrennungsmotoren werden CFD-Werkzeuge als Teil des Entwicklungsprozesses bereits eingesetzt. Im Rahmen dieser Arbeit soll für die 3D-Simulation in einem Wasserstoffmotor mit kryogener Gemischbildung ein entsprechendes CFD-Werkzeug auf der Basis kommerzieller CFD-Verfahren entwickelt und getestet werden. Das Simulationswerkzeug soll der Leistungs- und Wirkungsgradoptimierung wasserstoffbetriebener Motoren dienen. Typische Eigenschaften von Wasserstoff wie geringe Dichte, hohe Diffusivität, weite Zündgrenzen und hohe Brenngeschwindigkeit sowie die mit den während der Verbrennung auftretenden hohen Temperaturen und Drucken verbundenen Wandwärmeverluste werden in der Modelleinbindung und –entwicklung berücksichtigt. Eine besondere Anforderung an die Numerik stellt darüber hinaus die tiefkalte Einblasung von Wasserstoff in das Ansaugrohr dar. Da diese in der Nähe des kritischen Punkts erfolgt, müssen Realgaseffekte berücksichtigt werden. Eine weitere Herausforderung ist die Entwicklung eines Moduls zur Simulation von Vereisungsvorgängen im Saugrohr.

Mit CFD simuliertes Strömungsfeld im Saugrohr und Brennraum während des Ansaugtaktes.
Mit CFD simuliertes Strömungsfeld im Saugrohr und Brennraum während des Ansaugtaktes.