Entwicklung eines Reynolds-Spannungs-Modells zur Modellierung turbulenter Sprayflammen

In der vorliegenden Arbeit wird ein Reynolds-Spannungs-Modell (RSM) zur Beschreibung turbulenter Sprayflammen entwickelt. Aus einem RSM für reine Gasphasen werden erweiterte Gleichungen unter Berücksichtigung von zusätzlichen Quelltermen durch die flüssige Phase hergeleitet. Fur die Gasphase werden die Erhaltungsgleichungen der Favre-gemittelten physikalischen Größen in einer Eulerschen Betrachtungsweise numerisch gelöst. Mit der Annahme eines dünnen Sprays wird die flüssige Phase durch eine endliche Anzahl von Tropfenpaketen beschrieben, die in der turbulenten Gasphase verdampfen. Die Trajektorien der Tropfen werden in einer Lagrange-Formulierung berechnet und ihre Wechselwirkung mit der Gasphase über statistische Methoden modelliert. Hierzu werden neue Modellierungsansätze formuliert. Die chemischen Reaktionen des Verbrennungsprozesses werden über das Flamelet-Modell für laminare Spraydiffusions-flammen erfasst. Hierbei liefern die Sprayflammenbibliotheken über statistische Verteilungsfunktionen des Mischungsbruchs und der skalaren Dissipationsrate die Gastemperatur und die Gemischzusammensetzung der Gasphase. Der Einfluss der Abhängigkeit der Spraybibliotheken von der Tropfengröße auf turbulente Sprayflammen wurde untersucht. Das neue RSM wurde durch Vergleiche mit Simulationen, die das k-epsilon-Modell verwenden, sowie Experimenten an einem reagierenden und nicht reagierenden Methanolspray verifiziert. Numerische Simulationen mit dem neuen RSM für Sprayflammen liefern im Vergleich zum k-epsilon-Modell zusätzlich die Varianzen und Korrelationen der Gasgeschwindigkeit und steigern die Qualität der Ergebnisse.

Level thesis:degree_level

thesis.doctoral

Grantor dc:publisher

Universität Heidelberg

Year

2005

Author dc:creator

• Vogelgesang, Markus

Contributors dc:contributor

• Gutheil, Eva

Repository record source_url

http://www.ub.uni-heidelberg.de/archiv/5848

OAI identifier oai:identifier

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