Vormischflammen und geschichtete Flammen unter technisch relevanten Bedingungen: Modellierung der thermochemischen Zustände und der Flammenstruktur

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Die übergeordnete wissenschaftliche Fragestellung des Paketantrages besteht wie im Vorspann formuliert, darin, vorgemischte stratifizierte Flammen unter Bedingungen zu untersuchen, wie sie durch zukünftige Technologieentwicklungen vorgegeben werden. Diese Bedingungen sind (I) Stratifizierung unter Einbezug des stöchiometrischen Punktes, (II) hohe Reynolds-Zahlen, die zu Flammen führen, die im thin flame regime liegen sowie (III) Wasserstoffzumischung. In diesem Projekt wird eine Multiple Mapping Conditioning (MMC) Methode im Hinblick auf diese globale Zielsetzung entwickelt, die im RANS-Kontext zu formulieren ist und den thermochemischen Zustand in allen Bereichen der geschichteten Flamme korrekt beschreiben soll. Aus diesen Randbedingungen und den übergeordneten Zielsetzungen des Verbundes ergeben sich die folgenden wissenschaftlichen Fragen des Teilprojektes: (1) Kann eine MMC Methode die Flammenstruktur einer Vormischflamme korrekt beschreiben, (2) erfordern geschichtete Vormischflammen Änderungen der MMC Schließungsansätze, (3) kann der Einfluss der Schichtung auf die Flammenstruktur quantitativ berechnet werden (4) lassen sich Informationen aus den MMC Berechnungen nutzen, um eine geeignete Tabellierung des chemischen Zustands für die LES zu entwickeln, und (5) wie lässt sich die Änderung der Flammenstruktur aufgrund von differentieller Diffusion bei einer Wasserstoffbeimischung modellieren? Dazu wird eine mapping closure Methode weiterentwickelt, die davon ausgeht, dass die lokalen thermochemischen Zustände ausreichend genau mit zwei Variablen (der Fortschrittsvariablen und dem Mischungsbruch) parametrisiert werden können.