M.Sc. Tim Gebler

Tim Gebler, M.Sc.
Wissenschaftlicher Mitarbeiter

 


Gebäude 33/Raum 3452

Telefon: +49 (0)89 6004 2705
eMail: tim.gebler@unibw.de


 

Arbeitsgebiet 

Modellierung partiell vorgemischter Verbrennung, Computational Fluid Dynamics (CFD)-Simulation von Flammen, Dynamik der Flammenoberfläche 

 

Motivation 

Ein Großteil des Energiebedarfs wird mit Verbrennungsprozessen gedeckt, z.B. Verbrennungsmotoren im Automobil, Fluggastriebwerke oder stationäre Gasturbinen in Kraftwerken. Aus ökologischer Sicht gilt es, die entstehenden Schadstoffe (insb. NOx, CO, Rauch) zu reduzieren. Die Bildung dieser Stoffe ist das Ergebnis von komplexen chemischen Verbrennungsreaktionen und hängt u.a. von der Temperatur, dem Druck und dem Brennstoff-Luft-Verhältnis ab. Im Bereich der Flugantriebe und Gasturbinen ist die magere Verbrennung ein wichtiger Ansatz zur Stickoxid-Reduzierung. Moderne Triebwerke sind dabei mehrstufig aufgebaut und die Flamme wird während der Verbrennung mit weiterem Gas stabilisiert um die Reaktionen in einen jeweils günstigeren Brennbereich zu verschieben. Durch dieses zusätzlich einströmende Gas entsteht eine inhomogene Verteilung des Brennstoffgemischs in der Nähe der Flammenfront. Ein genaues Verständnis dieser Inhomogenität ist wichtig, um Flammenausbreitung und Schadstoffentstehung besser zu verstehen und hervorsagen zu können. 

 

Ansatz 

Verbrennungsprozesse lassen sich mathematisch als ein System partieller Differentialgleichungen beschreiben. Aus der mathematischen Formulierung lassen sich grundlegende Phänomene ableiten. Eine genaue Berechnung von 3D-Flammen gelingt jedoch nur mit numerischer Simulation (CFD). In diesem Projekt wird eine Large-Eddy-Simulation (LES) mit dem Softwarepaket OpenFOAM durchgeführt. Dabei werden verschiedene Modellierungsansätze implementiert und mit Ergebnissen aus Experimenten und Direkter Numerischer Simulation (DNS) verglichen.