Numerische Simulation turbulenter vorgemischter Verbrennungssysteme: Entwicklung und Anwendung eines RANS-basierten Gesamtmodells

• Main Author: Schneider, Elena
• Format: Others
• Language: German; de
• Published: 2006
• Online Access: https://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/637/1/Dissertation_E.Schneider.pdf; Schneider, Elena <http://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/view/person/Schneider=3AElena=3A=3A.html> (2006): Numerische Simulation turbulenter vorgemischter Verbrennungssysteme: Entwicklung und Anwendung eines RANS-basierten Gesamtmodells.Darmstadt, Technische Universität, [Online-Edition: http://elib.tu-darmstadt.de/diss/000637 <http://elib.tu-darmstadt.de/diss/000637> <official_url>],[Ph.D. Thesis]

In der folgender Arbeit wurde ein Gesamtmodel zur Simulation der turbulenter Vormischverbrennung unter der Gasturbinen typischen 3-D Bedingungen entwickelt und untersucht. Der Augenmerk wurde auf die Beschreibung des Post-Flammenbereiches gerichtet. Das Modell wurde in RANS-Kontext formuliert. Folgende Teilmodelle wurden dabei kombiniert: Die Modellierung der vorgemischten Flammenausbreitung innerhalb der turbulenter Umgebung wurde über das G-Gleichungsmodell realisiert und für den Fall der Teilvormischverbrennung erweitert. Dabei wurde das G-Gleichungsmodell mit dem Mischungstransport gekoppelt, um die von der Äquivalenzrate abhängige laminare Brenngeschwindigkeit zu bestimmen. Die Beschreibung des Transports der Flammenfront wurde über die Level-set-Methode realisiert. Die Speziesverteilung im Postflammen Bereich wurde durch Kopplung des G-Gleichungsmodells sowohl mit Gleichgewichtschemie als auch durch die Konditionierung der Reaktionsfortschrittsvariablen (ILDM-Chemiemechanismus) auf die Flammenfront untersucht, wobei auch die kinetische Effekte berücksichtigt werden können. Die Turbulenz-Chemie Interaktion wurde mit Hilfe der Methode angenommener Wahrscheinlichkeitsdichtefunktion beschrieben. Der Einfluss gekühlter Wände auf Temperatur- und Speziesverteilung in den Brennkammern kann durch das Strahlungsmodell berücksichtigt werden. Das in dieser Arbeit implementierte SPn-Modell beinhaltet wellenlänge- und gasmischungsabhängige Absorptionskoeffitienten. Wird die Strahlung durch Rußpartikel beeinflusst, kann das durch zusätzliche Absorptionskoeffitienten, die aus integrierten Rußmodell folgen, berücksichtigt werden. Das vorgestellte Gesamtmodell wurde in einem komplexen dreidimensionalen CFD-Code mit flexible Geometrie integriert und anhand zwei Konfigurationen getestet.