Vormischflammmen und geschichtete Flammen unter technisch relevanten Bedingungen: Grobstruktursimulationen mit vortabellierten Chemiemodellen

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Die übergeordnete wissenschaftliche Fragestellung des Paketantrages besteht darin, vorgemischte geschichtete Flammen unter Bedingungen zu untersuchen, wie sie durch zukünftige Technologieentwicklungen vorgegeben werden. Diese Bedingungen sind (I) Schichtung unter Einbeziehung des stöchiometrischen Punktes, (II) hohe Reynolds-Zahlen, die zu Flammen führen, die im thin-flame-regime liegen sowie (III) Wasserstoffzumischung. In diesem Projekt werden Modelle und Methoden im Hinblick auf diese globale Zielsetzung entwickelt, die im LES-Kontext zu formulieren sind und auf Chemie-Turbulenz-Interaktionsmodellen basieren, die in geeigneter Weise zu tabellieren sind. Aus diesen Randbedingungen und den übergeordneten Zielsetzungen des Verbundes ergeben sich die folgenden wissenschaftlichen Fragen des Projektes: (1) Wie lassen sich statistische Informationen aus den LES-Rechnungen im Kontext einer MMC-RANS-Simulation nutzen? (2) Welchen Einfluss haben shear-Effekte auf die Ausbildung von Vormischflammen? (3) Wie sind Flammen im FGM-Kontext im Rahmen von hochturbulenten Flammen, die im thin-flame-regime liegen, beschreibbar? (4) Wie sind Modelle für geschichtete Flammen unter Einbeziehung des stöchiometrischen Punktes zu formulieren? (5) Wie ist differentielle Diffusion im LES-Kontext von geschichteten Flammen zu berücksichtigen? Dazu werden innovative Tabellierungsstrategien für Modelle im LES-Kontext entwickelt, die von 2-Variablen-Beschreibungen ausgehen und skalare Dissipationsraten als Parameter enthalten. Die Zielsetzungen werden in enger Zusammenarbeit mit dem Teilprojekt „Dreizler/Geyer“, in dem experimentelle Analysen durchgeführt werden, und dem Teilprojekt „Kronenburg“, das einen komplementären Modellierungsansatz verfolgt, bearbeitet.